Leiterplattentechnisch - High-Speed- und High-Density-PCB-Design steht vor Herausforderungen

Als die Funktionen von Leiterplattenprodukte immer komplexer werden, die Leistung ist höher und höher, die Dichte der Leiterplatten und die Häufigkeit der zugehörigen Geräte weiter zunehmen, Ingenieure stehen vor immer mehr Herausforderungen im Leiterplattendesign mit hoher Dichte.

In addition to the well-known signal integrity (SI) issues, der nächste Hot Spot in Hochgeschwindigkeits-PCB technology should be power integrity (PI), EMV/EMI und thermische Analyse.

Darüber hinaus stehen Leiterplattenhersteller angesichts des immer härteren Wettbewerbs unter dem Druck der Produktzeit. Wie man fortschrittliche EDA-Tools und Optimierungsmethoden und -Prozesse verwendet, um das Design mit hoher Qualität und Effizienz zu vervollständigen, hat sich der Systemhersteller und Konstrukteur mit der richtigen Frage konfrontiert.

Hot Spot: Umwandlung von Signalintegrität zu Stromintegrität Im Hinblick auf das Hochgeschwindigkeitsdesign betrachten die Menschen zuerst das Problem der Signalintegrität. Signalintegrität bezieht sich hauptsächlich auf die Qualität des Signals, das auf der Signalleitung übertragen wird. Wenn das Signal in der Schaltung die Pins des Empfangschips mit der erforderlichen Zeitsequenz, Dauer und Spannungsamplitude erreichen kann, hat die Schaltung eine gute Signalintegrität. Wenn das Signal nicht normal reagieren kann oder die Signalqualität das System nicht für eine lange Zeit stabil arbeiten lässt, treten Signalintegritätsprobleme auf.

Signalintegrität spiegelt sich hauptsächlich in Verzögerungen wider, Reflexion, Übersprechen, Timing, Schwingung, etc. und viele mehr. Es wird allgemein angenommen, dass wenn das System bei 50MHz arbeitet, Probleme mit der Signalintegrität treten auf, und wie die Frequenz des Systems und der Ausrüstung weiter steigt, Die Probleme der Signalintegrität werden immer prominenter.

Komponenten- und Leiterplattenparameter, Komponenten auf dem Leiterplattenlayout, Hochgeschwindigkeitssignalverdrahtung und andere Probleme können zu Signalintegritätsproblemen führen, was zu instabilem Systembetrieb oder sogar zu Fehlfunktionen führt. Nach Jahrzehnten der Entwicklung der Signalintegritätstechnologie sind ihre Theorie und Analysemethoden ausgereifter geworden. In Bezug auf Signalintegritätsprobleme ist die Signalintegrität kein Ein-Personen-Problem, es betrifft alle Alspekte der Designkette, nicht nur Systemkonstrukteure, Hardwareingenieure, Leiterplattentechniker und sogar die Fertigung kann nicht ignoriert werden.

Um das Problem der Signalintegrität zu lösen, ist es notwendig, fortschrittliche Simulationswerkzeuge zu verwenden. Power Integrity ist eine relativ neue Technologie in Bezug auf die Signalintegrität und gilt als eine der größten Herausforderungen im heutigen High-Speed-PCB-Design mit hoher Dichte. Leistungsintegrität bedeutet, dass in Hochgeschwindigkeitssystemen das Leistungsübertragungssystem (PDS-Leistungsübertragungssystem) unterschiedliche Impedanzeigenschaften bei verschiedenen Frequenzen aufweist, so dass die Spannung zwischen der Leiterplatte und den Schichten auf der Leiterplatte von Leiterplatte zu Leiterplatte variiert. Dies führt zu Stromunterbrechungen, Stromversorgungsgeräuschen, der Chip kann nicht normal arbeiten, und aufgrund hochfrequenter Strahlung werden Probleme mit der Netzintegrität auch EMV und EMV-Probleme verursachen.

In diesem Fall kann das Problem der Netzintegrität nur gelöst werden, indem das Schichtabstandsdesign der Leiterplatte sowie das PCB-Layout oder andere Methoden zur Verringerung von Leistung und Erdrauschen optimiert werden (z. B. richtiges Matching, um Reflexionsprobleme zu reduzieren). (Kraftübertragungssystem), während EMV/EMI unterdrückt wird. Bezüglich der Beziehung zwischen Signalintegrität und Leistungsintegrität ist “Signalintegrität ein Konzept im Zeitbereich. Ein besseres Verständnis ist, dass Power Integrity ein Konzept im Frequenzbereich ist. Die Schwierigkeit ist größer als die der Signalintegrität. Integrität ist ähnlich wie dort. "Leistungsintegrität erfordert höhere Fähigkeiten von Ingenieuren und ist eine neue Herausforderung für das Hochgeschwindigkeitsdesign. Es betrifft nicht nur die Leiterplattenebene, sondern auch die Chip- und Gehäuseebene. Es wird empfohlen, dass Ingenieure, die sich mit dem Design von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten beschäftigen, Leistungsintegrität auf der Grundlage der Lösung der Signalintegrität durchführen.

"Soft" Ihr Design durch Simulation Simulation ist ein Test eines virtuellen Prototypen, der alle Aspekte des Problems berücksichtigt.

As Leiterplattendesigns immer komplexer werden, Es ist für Ingenieure unmöglich, jede Lösung zu implementieren, und zu diesem Zeitpunkt können sie nur mit Hilfe von fortgeschrittenen Simulationen beurteilt werden anstatt Experimenten. Im heutigen Systemdesign, Neben der Bewältigung der Herausforderungen durch Hochgeschwindigkeits- und High-Density-Leiterplatten, Die schnelle Einführung des Produktdrucks macht die Simulation auch zu einem unverzichtbaren Mittel für die Systemkonstruktion.