Technologie PCB - La conception de PCB haute densité à haute vitesse fait face à des défis

Avec les fonctions de plus en plus complexes et les performances de plus en plus élevées des produits PCB, la densité croissante des cartes de circuits imprimés et la fréquence des équipements associés, les ingénieurs sont confrontés à des défis croissants dans la conception de PCB haute densité.

En plus des problèmes bien connus d'intégrité du signal (si), les prochains points chauds de la technologie PCB haute vitesse devraient être l'intégrité de la puissance (PI), EMC / EMI et l'analyse thermique.

En outre, avec la concurrence croissante, les fabricants de PCB sont sous pression pour le temps de leurs produits. Comment réaliser une conception de haute qualité et efficace avec des outils EDA avancés et des méthodes et processus optimisés est devenu un problème auquel les fabricants de systèmes et les ingénieurs de conception doivent faire face.

Hotspot: transition de l'intégrité du signal à l'intégrité de la puissance en termes de conception à haute vitesse, les gens pensent d'abord à la question de l'intégrité du signal. L'intégrité du signal se réfère principalement à la qualité du signal transmis sur une ligne de signal. Le circuit présente une bonne intégrité de signal lorsque les signaux dans le circuit sont capables d'atteindre les broches de la puce réceptrice avec la séquence temporelle, la durée et l'amplitude de tension souhaitées. Des problèmes d'intégrité du signal surviennent lorsque le signal ne répond pas correctement ou lorsque la qualité du signal ne permet pas au système de fonctionner de manière stable pendant une longue période.

L'intégrité du signal se reflète principalement en termes de retard, de réflexion, de diaphonie, de temporisation, d'oscillation, etc. Il est généralement admis que les problèmes d'intégrité du signal se posent lorsque les systèmes fonctionnent à 50 MHz et que les problèmes d'intégrité du signal deviennent de plus en plus importants à mesure que les fréquences des systèmes et des appareils augmentent.

Des problèmes tels que les paramètres des composants et de la carte PCB, les composants sur la disposition de la carte PCB, le câblage du signal à grande vitesse, etc. peuvent tous entraîner des problèmes d'intégrité du signal, ce qui entraîne un fonctionnement instable du système ou même un fonctionnement incorrect. Après des décennies de développement de la technologie d'intégrité du signal, ses méthodes théoriques et analytiques ont mûri. En ce qui concerne la question de l'intégrité du signal, l'intégrité du signal n'est pas une question de personne, elle concerne tous les aspects de la chaîne de conception, non seulement les ingénieurs en conception de systèmes, les ingénieurs en matériel, les ingénieurs en PCB et même l'industrie manufacturière ne peuvent pas être ignorés.

Pour résoudre les problèmes d'intégrité du signal, il est nécessaire d'utiliser des outils de simulation avancés. L'intégrité de la puissance est une technologie relativement nouvelle d'intégrité du signal qui est considérée comme l'un des plus grands défis dans la conception de PCB haute vitesse et haute densité d'aujourd'hui. L'intégrité de puissance se réfère au fait que dans un système à grande vitesse, le système de transmission de puissance (PDS Power Transmission System) a des caractéristiques d'impédance différentes à différentes fréquences, de sorte que la tension entre chaque couche sur la carte et le PCB varie d'une carte à l'autre. Il en résulte des coupures d'alimentation, du bruit d'alimentation, des puces ne fonctionnant pas correctement et des problèmes d'intégrité de l'alimentation en raison du rayonnement à haute fréquence peuvent également poser des problèmes EMC / EMI.

Dans ce cas, les problèmes d'intégrité de l'alimentation ne peuvent être résolus qu'en optimisant la conception de l'espacement des couches de la carte, ainsi que la disposition du PCB ou d'autres moyens de réduire le bruit d'alimentation et de mise à la terre, tels que l'adaptation appropriée pour réduire les problèmes de réflexion. (système de transmission de puissance), tout en supprimant EMC / EMI. En ce qui concerne la relation entre l'intégrité du signal et l'intégrité de la puissance, l'intégrité du signal est un concept dans le domaine temporel. Une meilleure compréhension est que l'intégrité de puissance est un concept dans le domaine des fréquences. Sa difficulté est supérieure à celle de l'intégrité du signal. L'intégrité est similaire à cela. "L'intégrité de la puissance exige des ingénieurs avec des compétences plus élevées et constitue un nouveau défi pour la conception à grande vitesse. Il ne concerne pas seulement le niveau de la carte, mais aussi le niveau de la puce et du boîtier. Il est recommandé que les ingénieurs travaillant sur la conception de cartes à grande vitesse effectuent L'intégrité de la puissance sur la base de la résolution de l'intégrité du signal.

Les simulations de conception de simulation « soft » sont des tests de prototypes virtuels qui prennent en compte tous les aspects du problème.

Comme la conception de PCB devient de plus en plus complexe, il est impossible pour les ingénieurs de mettre en œuvre toutes les solutions, qui ne peuvent être jugées qu'à ce stade par des simulations avancées plutôt que par des expériences. Dans la conception de systèmes d'aujourd'hui, en plus de faire face aux défis posés par les cartes à haute vitesse et à haute densité, l'introduction rapide de la pression du produit fait également de la simulation un moyen indispensable pour la conception de systèmes.