走線不走心,遲早會返工

公眾號:高速先生

B站:一博科技(短影片分享技術乾貨)

作者:姜傑

走線熙熙,汲汲交期;走線攘攘,亟亟歸檔。

專案伊始,高速先生的內心其實是抗拒的,因為實在看不出模擬的必要:目標訊號是DDR3L,資料速率最高800Mbps,地址控制類訊號走線拓撲為一拖二、T型拓撲。訊號普通、速率尋常、拓撲簡單。

走線不走心,遲早會返工

架不住客戶的一再堅持,加上前期專案介入階段,客戶言辭閃爍,提供PCB檔案時也不大爽快,似乎有難言之隱,高速先生漸生警覺——事情可能並沒有想象的那麼簡單。客戶最終還是提供了單板檔案,不過一直強調是外協設計的。

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開啟板子仔細檢視,卻是險象環生,高速先生精神為之一振,心裡大概有了譜。雖然有了預判,不過,對於如此不走尋常路的設計以前只是耳聞,今日一見,難免興奮,實在想看看模擬結果與預期是否一致。

考慮選擇地址控制類訊號作為模擬物件,之所以這麼做除了因為該單板的此類訊號佈線激進,另一個原因是相對於絕大多數資料訊號的點到點拓撲,地址控制類訊號通常是一拖多,而且沒有資料訊號對應的片內端接來減小反射,因此出問題的機率相對較大。先看DDR3L地址控制類走線最長的訊號波形(如下圖):高低電平分明,滿足閾值要求,邊沿單調,沒有回溝,整體看來雖然有輕微的過沖和振鈴,不是十分完美,也算比較正常。

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難道就這樣愉快的PASS了?不,還沒到重點。因為通道整體模擬的結果會讓你得出截然相反的結論!不信請看同組地址訊號同時執行時黯然失色的眼圖:彷彿熬夜之後勉強睜開的眼睛,佈滿血絲,感受到他的疲憊了嗎?

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不好意思,放錯圖了,應該是這張。

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單拎出來的訊號質量沒問題,同組訊號一起執行卻不給力,想必一直關注高速先生公眾號的朋友已經想到了答案:串擾!是的,高速先生也這麼想。尤其是在高速先生新近推出一期關於層間串擾的短影片之後,串擾問題更是引起了不少人的關注,詳情識別右下方二維碼:

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回到本期案例,繼續抽絲剝繭。仔細觀察DDR3L地址訊號走線之間的間距就能發現端倪:線寬0。1mm,相鄰走線air-gap也是0。1mm!而且還不是零散的個別現象,整個通道的地址控制類訊號都是如此處理。

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當然了,以上關於串擾的推斷還只是大膽的假設,下面就需要小心的求證。既然懷疑問題的癥結在於串擾,那麼對比不同程度的串擾對通道訊號的影響最具有說服力。好在模擬的時候可以調整串擾係數,這樣就不必等客戶提供不同的PCB版本來逐一驗證。提取引數時透過調整串擾係數,先將串擾降低為原版本的75%,由於振鈴的減小,眼睛中的“血絲”開始減少,眼圖如下:

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繼續調整串擾係數,將串擾減小至原設計的50%,訊號振鈴進一步減小,眼圖逐漸恢復正常。

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直接將串擾減小到原設計的5%,整個眼圖都變的精神抖擻,十分清爽。

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透過模擬反饋,客戶最終還是把DDR3L的走線中心距調整至3W,線距調整後的通道模擬結果達到了預期的要求。

後來才瞭解到,初始版本PCB是客戶的一個Layout新手設計,初生牛犢不怕虎,加上交期的壓力,走線約束設定出現偏差,於是就出現了這麼一版試探訊號底線的設計,相信經過這次返工的煎熬,串擾對這名Layout攻城獅而言不會再是書本上蒼白的理論。正所謂:走線熙熙,急趕交期;走線攘攘,串擾飆漲。只是,有多少走線可以重來,有多少單板經得起等待?

— end —

本期提問:為什麼不考慮串擾的單個訊號模擬波形也會有過沖和振鈴?