同樣是BGA扇出，為什么別人設(shè)計(jì)出來(lái)的性能就是比你好！

高速先生成員--黃剛

高速先生經(jīng)常會(huì)說(shuō)一句話，那就是對(duì)于信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)化是無(wú)極限的，這里說(shuō)的優(yōu)化，其實(shí)說(shuō)的就是PCB的設(shè)計(jì)優(yōu)化。首先肯定的是，不同的設(shè)計(jì)工程師去做同樣一塊PCB板的設(shè)計(jì)，做出來(lái)的肯定都不會(huì)完全一樣。那不一樣就意味著信號(hào)的性能有差異。舉個(gè)例子，兩位工程師都去設(shè)計(jì)同一款10G的高速產(chǎn)品的PCB信號(hào)通道，可能兩位工程師能力都很強(qiáng)，很多的高速設(shè)計(jì)規(guī)則都能夠掌握。的確，他們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品在功能測(cè)試上都能夠pass。但是在都能pass的情況下其實(shí)也能卷起來(lái)，例如在pass的前提下分別進(jìn)行眼圖的測(cè)試，可能一位工程師設(shè)計(jì)的這條通道是眼高200mV，另外一位工程師卻達(dá)到了250mV！

雖然對(duì)于高速先生來(lái)說(shuō)，也不太提倡這個(gè)內(nèi)卷的方式，但是不代表不優(yōu)化哈，我們的基本目標(biāo)是通過(guò)合適的設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠留出足夠的裕量，保證板子能夠順利工作。如果在這個(gè)基礎(chǔ)上有些客戶的產(chǎn)品的確是需要有更嚴(yán)苛的要求，高速先生也同樣可以欣然奉陪哈，不過(guò)可能付出的設(shè)計(jì)代價(jià)可能是更高等級(jí)的板材，更高成本的工藝能力等等。。。

開場(chǎng)白有點(diǎn)長(zhǎng)哈，大家都有點(diǎn)等不及了，正題來(lái)啦！Chris最近正在研究高速信號(hào)之間在BGA扇出這個(gè)位置的串?dāng)_，大家知道，一般在BGA內(nèi)，高速信號(hào)都是相鄰的，因此要通過(guò)打過(guò)孔到內(nèi)層，然后走出BGA，這就是所謂的BGA扇出。

這種BGA扇出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)高速信號(hào)性能而言，難點(diǎn)就2個(gè)，一是這個(gè)扇出位置的阻抗優(yōu)化，其實(shí)基本上說(shuō)的就是扇出過(guò)孔的阻抗優(yōu)化了；第二個(gè)就是相鄰高速信號(hào)線之間的串?dāng)_了。什么！你不會(huì)還以為說(shuō)的串?dāng)_主要來(lái)自于走線和走線之間的串?dāng)_吧？

BGA扇出的串?dāng)_當(dāng)然主要是由扇出過(guò)孔之間導(dǎo)致的，因此Chris研究了在高速信號(hào)分配到不同BGA的pin位置情況下，相鄰兩對(duì)信號(hào)的扇出過(guò)孔串?dāng)_到底有多大的差異。沒(méi)聽懂什么意思嗎？不要緊，Chris畫了圖告訴你們。

Chris設(shè)計(jì)了幾個(gè)簡(jiǎn)單的BGA扇出場(chǎng)景，分別來(lái)模擬高速信號(hào)pin和地網(wǎng)絡(luò)pin的不同分布方式，其實(shí)設(shè)計(jì)工程師是很容易發(fā)現(xiàn)它們的差異的。從左到右可以發(fā)現(xiàn)，相鄰的兩對(duì)高速差分線的pin在X方向慢慢變遠(yuǎn)，其實(shí)也就是我們?cè)贐GA的pin排列里面經(jīng)常會(huì)遇到的三種高速信號(hào)pin的分布方式了。那么到底這三種方式下扇出過(guò)孔之后的串?dāng)_性能如何呢？

扇出完之后就這個(gè)樣子了，為了減小變量，兩對(duì)信號(hào)通過(guò)過(guò)孔是換到同一個(gè)內(nèi)層扇出的哈，除了這個(gè)之外，過(guò)孔的反焊盤處理方式也是一樣，另外大家可能還沒(méi)注意到另外一點(diǎn)，那就是地過(guò)孔的數(shù)量也是一樣的哈！比較三種case兩對(duì)高速信號(hào)扇出的串?dāng)_？相信都不需要Chris了，設(shè)計(jì)工程師自己都能夠比較出來(lái)了吧。當(dāng)然Chris能告訴你們的是，他們的具體串?dāng)_值。

以25Gbps信號(hào)為例，我們看到12.5GHz這個(gè)頻點(diǎn)上的串?dāng)_，case2比case1好了差不多10個(gè)db，case2到case3的改善就不明顯了，因?yàn)橐呀?jīng)很小了，也符合理論。

這時(shí)坐在旁邊的雷豹也加入起來(lái)了，作為設(shè)計(jì)出身的他，也提出了自己的觀點(diǎn)。他認(rèn)為不同pin的分布是原理圖已經(jīng)定好的，當(dāng)然兩對(duì)高速信號(hào)的pin本身就遠(yuǎn)的話，串?dāng)_天然就好啊，這又不是設(shè)計(jì)工程師所能夠改變的！

話粗理不糙，Chris當(dāng)然也贊同哈，但是贊同率就沒(méi)那么高。然后Chris就拿出上面的case1和雷豹說(shuō)，case1是兩對(duì)高速信號(hào)pin最近的case了，當(dāng)然串?dāng)_也是最差的。那么它就一定沒(méi)辦法通過(guò)設(shè)計(jì)做優(yōu)化了嗎？

看到雷豹若有所思的樣子，Chris決定先給雷豹打個(gè)樣！同樣的高速信號(hào)pin和地pin的位置不變，如果從case1變成這樣呢？

然后Chris再不緊不慢的做個(gè)仿真驗(yàn)證下，這不就5db的串?dāng)_裕量就多起來(lái)了嗎！

哦哦！雷豹突然就懂了，然后不等Chris開口，自己就跳起來(lái)先說(shuō)，我還能想到其他的PCB優(yōu)化方式！

好啊，那我們大家就一起等著唄！

大家也幫忙一起想想哈，pin不變的情況下，還有什么PCB優(yōu)化的方式能改善原來(lái)case1的串?dāng)_呢？

審核編輯 黃宇