走線不走心,遲早會返工

作者 | 姜傑(一博科技高速先生團隊隊員)
 

走線熙熙,汲汲交期;走線攘攘,亟亟歸檔。
項目伊始,高速先生的內心其實是抗拒的,因爲實在看不出仿真的必要:目標信號是DDR3L,數據速率最高800Mbps,地址控制類信號走線拓撲爲一拖二、T型拓撲。信號普通、速率尋常、拓撲簡單。


架不住客戶的一再堅持,加上前期項目介入階段,客戶言辭閃爍,提供PCB文件時也不大爽快,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文件,不過一直強調是外協設計的。

打開板子仔細查看,卻是險象環生,高速先生精神爲之一振,心裏大概有了譜。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,實在想看看仿真結果與預期是否一致。

考慮選擇地址控制類信號作爲仿真對象,之所以這麼做除了因爲該單板的此類信號佈線激進,另一個原因是相對於絕大多數數據信號的點到點拓撲,地址控制類信號通常是一拖多,而且沒有數據信號對應的片內端接來減小反射,因此出問題的概率相對較大。先看DDR3L地址控制類走線最長的信號波形(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。


難道就這樣愉快的PASS了?不,還沒到重點。因爲通道整體仿真的結果會讓你得出截然相反的結論!不信請看同組地址信號同時運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?


不好意思,放錯圖了,應該是這張。


單拎出來的信號質量沒問題,同組信號一起運行卻不給力,想必一直關注高速先生公衆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視頻之後,串擾問題更是引起了不少人的關注,詳情請點擊以下:

 

https://www.bilibili.com/video/BV13Q4y1N7yW

回到本期案例,繼續抽絲剝繭。仔細觀察DDR3L地址信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信號都是如此處理。



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信號的影響最具有說服力。好在仿真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。提取參數時通過調整串擾係數,先將串擾降低爲原版本的75%,由於振鈴的減小,眼睛中的“血絲”開始減少,眼圖如下:



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



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。



通過仿真反饋,客戶最終還是把DDR3L的走線中心距調整至3W,線距調整後的通道仿真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,走線約束設置出現偏差,於是就出現了這麼一版試探信號底線的設計,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?

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