高速PCB設計

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BGAピンピッチのシグナルインテグリティ

224G-PAM4および448Gにおける信号整合性へのBGAピンピッチの影響 PCB業界は、製造と信号整合性の両方の面で、常に半導体パッケージングに遅れをとっているようです。業界がデモから生産へと移行する224Gインターフェースを楽しみにしている中、Ethernet AllianceやSNIA/SSFのような組織は、超高データレートの次世代に焦点を当てています。28GHzから56GHzの帯域幅に達すると、信号整合性に影響を与える主要な要因が再び変化し、パッケージからPCBへのインターフェースでの損失と信号歪みが増加します。これは、誘電体から銅の粗さへの損失プロファイルの変化が原因ではありません。理由は、PCBへの垂直遷移の構造、特にBGAパッケージの下側にあるものによるものです。BGAファンアウトルーティングのためのビア設計は、224G-PAM4および次世代448Gデータレートでの信号整合性に大きく影響を与える主要な要因です。業界がこれらの高速データレートに目を向けるにつれて、56GHzでのパッケージングとPCB構造における信号整合性を決定する要因は、448Gで必要とされるより高いチャネル帯域幅でも適用されます。以下で見るように、56G-NRZや112G-PAMで機能したBGAおよびコネクタのピンピッチとサイズは、224G-PAM4では機能しない可能性があり、448Gでは確実に機能しません。これらの構造が信号整合性にどのように影響するか、およびPCB内およびパッケージング内でのMIAおよびボールアウト遷移を評価するために使用されるべき重要な指標を見ていきます。 224G PAM4で信号整合性にBGAピッチが重要な理由は? 224G PAM4インターフェースはナイキスト周波数が56 GHzであり、これはチャネル帯域幅がDCから少なくともこの値まで広がることを要求します。56 GHz近くでは、PCB内のBGAパッケージに接続する典型的なボールおよびビア構造は、電磁場共鳴とほぼ一致するサイズおよび長さのスケールを持っています。これらの共鳴に達すると、私たちは重大な帯域幅制限効果を見始めます。そして、これらの共鳴がピンピッチの関数であるため、これらの周波数で作業する際にはパッケージ設計の一部としてこれを考慮する必要があります。 56 GHzまで正確な入力インピーダンスマッチングを持つビアを設計することは、関連する課題です。以下の理由により関連しています： 56 GHz帯域幅で動作する差動インターフェースは、帯域幅仕様全体でマッチした入力インピーダンスを必要としますビアは、56 GHz以下で電磁場の局在が不足するために放射を開始する可能性がありますその後、信号ビアの周りの電磁場の局在を復元するためにステッチングビアが必要になります差動ビアのアンチパッドと層の厚さは、異なる周波数範囲でビアの入力インピーダンスに影響を与えます 56

フレックスPCBにおけるハッチグラウンドプレーンインピーダンスシミュレーション

フレックスPCBにおけるハッチドグラウンドプレーンインピーダンスシミュレーションフレックスPCBも高速PCBになることができますが、ハッチングされたグラウンドプレーンが必要です。ハッチングされたグラウンドプレーン上でのインピーダンスを決定するためのいくつかのヒントをここに示します。

同じネット上で直列終端と並列終端を使用できますか？

同じネット上で直列終端と並列終端を使用できますか？デジタル信号において、直列終端と並列終端は最も一般的な抵抗終端オプションです。その理由は、抵抗が広帯域の量であり、GHz範囲に達するまで寄生成分の影響を受け始めないからです。ほとんどのデジタル信号に関連するチャネル帯域幅では、インターフェースにインピーダンス仕様がなくても、終端されていないラインが実際に終端を必要とする場合があります。両方のオプションがデジタル信号に適しているため、インピーダンス仕様のない長い伝送路を終端するにはどちらを使用すべきでしょうか？両方を使用すべき、またはすべてのネットに両方を使用できるという認識があることがあります。両方を同時に使用できる場合もありますが、通常は一方が選ばれ、それによって他方の必要性がなくなることが多いです。この記事では、直列終端と並列終端における信号処理、および両方の終端が見られる特殊なケースについて見ていきます。直列および並列終端による伝達関数以下の説明は、信号ダイナミクスそのものに基づいているわけではありません。そのためには、Kella Knackのこの優れた記事を読むことができます。これは例の波形を示しています。代わりに、私は伝達関数の観点から、伝送線内の電圧レベルに何が起こるかを正確に示します。これは、デジタル信号に対する帯域幅の影響も明らかにします。以下で示すこれら2つの終端に関して、そしてなぜそれらが同じネット上で一緒に使用されることがしばしばないのかについては、以下の仮定に基づいています：インターフェースには指定されたインピーダンス目標がなく、トレースインピーダンスは何でもあり得るドライバーインピーダンスは一般に低い値であり、負荷インピーダンスは単純な負荷容量としてモデル化されるドライバー出力インピーダンスは既知であるか、または測定やシミュレーション（IBIS）から決定できるそれでは、これらの終端を詳しく見ていきましょう。直列終端伝達関数以下に示された回路は、ABCDパラメータから伝送線伝達関数を決定するために使用される形式を示しています。Sパラメータを使用することもできますが、ABCDパラメータの方がはるかに簡単です。伝達関数は、負荷電圧と源電圧の比です。伝達関数アプローチの素晴らしい点は、負荷電圧が上記のように源インピーダンスの観点から明確に定義されていることです。これで、私たちは源インピーダンスと任意の直列抵抗を代入することができます。直列抵抗器が伝送線を完全に終端するために使用される場合、抵抗器はR = ZS

損失のある伝送線路のインピーダンスフィールドソルバーなしで

フィールドソルバーなしでの損失性伝送線路インピーダンス伝送線上の信号は伝播する際に損失を経験しますが、PCB伝送線の方程式には損失がほとんど含まれていません。損失目標に合わせて伝送線を設計する方法を学ぶために、この究極の伝送線分析ガイドを読んでください。

PCB インピーダンス表

PCBインピーダンス表の読み方 PCBインピーダンス表は、特定の層におけるトレースインピーダンスの値を示していますが、デザイナーが材料やスタックアップを選択しない限り、その値は示されません。

224G PAM-4 PCB設計

224G PAM-4 チャネルのためのPCBおよびパッケージデザイン次のインターフェースとパッケージングのマイルストーンである224G PAM-4が登場しました。これらのチャネルがどのように設計されてブロードバンド信号の整合性を提供できるかについて説明します。

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