不懂加工的SI工程师不能叫高速先生

来源:一博自媒体 时间:2021-5-31 类别:微信自媒体

公众号:高速先生
作者:黄刚

仿真是对PCB设计进行的仿真,PCB设计是用于加工生产的设计。随着加工带给设计的误差因素越来越多,那仿真到底是对PCB设计的仿真还是要考虑到生产加工后的仿真呢? 
高速先生在之前的文章分享过很多在高速串行链路这个范畴上加工误差对于PCB设计的影响,以及考虑加工因素和不考虑加工因素的仿真结果差异。当然我们都知道,随着速率越来越高,加工因素对高速信号性能会带来越来越大的影响,例如过孔的stub,钻孔孔径,层偏,蚀刻等因素,我们在前面的文章都有过介绍和案例分享了。
 
既然高速方面的加工因素我们讲了很多了,那我们今天来讲一个简单一点的,那就是电源压降的仿真设计,也就是大家经常说的直流仿真。至于说到它的仿真原理嘛,可能是最简单的一个仿真理论了,下面这张图就能够说清楚了。

因此我们只要拿到该电源网络的电压值以及最大电流值,我们就可以对PCB电源链路进行压降的仿真。就好像下面这个例子一样,从VRM到sink端的电源链路,电压0.85V,电流5A,知道这些参数后我们就可以很轻松的做起来了。
以下就是该电源链路的仿真结果,看起来无论是从负载端的电压,还是整个链路的电流密度,都能够满足要求,也就是说经过仿真之后的这个PCB电源设计是ok的!
这当然是一个很客观的结果,它客观而且准确的反映了这个电源链路的PCB设计满足要求。基本上到这里为止这个仿真也就结束了。
 
突然有一天,高速先生想到电源的PCB链路会不会也有可能像高速信号一样,受到一些加工因素的影响呢?然后高速先生就查阅了一些IPC的标准,看看有没有哪些加工公差会影响到电源的设计,终于在某一篇章节中找到了关于铜厚加工的标准,就是下面这张图了。
从图上可以看到,0.5oz的铜厚一般做出来在0.6mil,但是最最最极限是0.449mil。既然是IPC标准上列出来的,也就是说即使在加工后0.5oz铜真的做出了只有0.449mil那么厚,也是满足要求的!
 
高速先生突然想到,要是上面说的这个case加工完后铜厚真的只有0.449mil的话,压降会不会就。。。
 
在大家还在担心的时候,高速先生就已经在原case上直接把铜厚从0.6mil改成0.449mil进行仿真验证啦!结果发现这样的变化对于压降和电流密度来说,都有一个不小的恶化!
 
从0.449mil的仿真结果来看,压降大概增加了7mV,电流密度恶化了33A/mm²,恶化程度已经不能被忽略。

当然意识到问题的“严重性”之后,高速先生也和我司的DFM工程师以及板厂的同事进行了沟通,想知道做成那么极限铜厚的概率到底高不高,还好他们表示基本上没出现过这样的情况,还是以0.6mil左右的为主,下面是他们提供的一些PCB铜厚的切片图,也和他们的说法是一致的。
虽然这个只是高速先生一些心血来潮的想法和仿真的验证,也并没有实际做出来那么极限铜厚的板子。但是从大方向来说,多去了解一些加工的知识,尤其是加工对于设计和仿真的影响无论是对于硬件工程师,PCB工程师还是SI工程师都是非常有帮助的哦!


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