高速先生成員-- 黃剛

最近Chris都在出差，在各地的研討會(huì)上與眾多的硬件工程師交流，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在硬件工程師除了對(duì)前端的硬件原理很了解之外，也慢慢的對(duì)PCB設(shè)計(jì)有了很深的認(rèn)知。在某一次交談中，Chris給他們?nèi)シ窒?a target="_blank">DDR的仿真設(shè)計(jì)這個(gè)話(huà)題，發(fā)現(xiàn)他們也有了很多優(yōu)化的想法。例如這篇文章的例子，是一個(gè)比較復(fù)雜的1拖多的DDR4拓?fù)洌缓箅p方就圍繞著這個(gè)case展開(kāi)了激烈但是很禮貌的討論。。。

像上圖這個(gè)1拖多的fly-by+T的混合拓?fù)洌珻hris和大家分享這個(gè)拓?fù)溆心男c(diǎn)比較影響DDR顆粒的信號(hào)質(zhì)量，沒(méi)想到這家客戶(hù)還是比較懂的，一語(yǔ)中的就指出了最大的優(yōu)化方向，那就是從主干道到顆粒的這段分支要越短越好，也就是下圖所示的這幾段走線(xiàn)。

這個(gè)客戶(hù)還是比較的愛(ài)學(xué)習(xí)，除了硬件本身的知識(shí)外，還花很多時(shí)間去了解PCB設(shè)計(jì)的知識(shí)，也看了很多主流芯片的PCB設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，對(duì)DDR設(shè)計(jì)包括高速設(shè)計(jì)有比較深的認(rèn)識(shí)。的確，對(duì)于上面這個(gè)DDR的混合拓?fù)涠?，分支長(zhǎng)度越短越好，而且還越對(duì)稱(chēng)越好。

從一些理論的仿真結(jié)果來(lái)看，這個(gè)分支（也叫stub）越長(zhǎng)，對(duì)顆粒，尤其是靠近芯片的第一組顆粒的信號(hào)質(zhì)量影響越大。

這個(gè)客戶(hù)越講越興奮，還順手拿出了我們SI團(tuán)隊(duì)今年幫他做過(guò)仿真的DDR4設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)侃。這是一款客戶(hù)自己設(shè)計(jì)，然后我們?nèi)プ龇抡鎺退麄凃?yàn)證信號(hào)質(zhì)量的case。

這是一個(gè)1拖9的DDR4負(fù)載，表層5個(gè)顆粒，底層4個(gè)顆粒的fly-by+T的混合拓?fù)洹?/p>

客戶(hù)首先根據(jù)他們看到過(guò)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)先做了初始版本的設(shè)計(jì)給我們仿真，我們SI團(tuán)隊(duì)就先對(duì)這個(gè)版本進(jìn)行仿真，然后仿真發(fā)現(xiàn)拓?fù)渲杏袃?yōu)化的地方就把優(yōu)化意見(jiàn)給到客戶(hù)，客戶(hù)進(jìn)行修改后，再把新版本給我們進(jìn)行仿真迭代。所以通過(guò)這個(gè)流程，大家就能知道，如果設(shè)計(jì)是客戶(hù)自己做，我們?nèi)プ龇抡娴脑?huà)，我們的工作量其實(shí)會(huì)大一點(diǎn)，因?yàn)樯婕暗娇赡茈p方的多次迭代過(guò)程。

這個(gè)客戶(hù)自己也有一些優(yōu)化的想法，所以前面的一些走線(xiàn)長(zhǎng)度和阻抗的優(yōu)化調(diào)整意見(jiàn)給到他們的時(shí)候，他們也能夠接受，并且表示贊同。當(dāng)我們提出最后一項(xiàng)優(yōu)化方案后，他們就表示出了深深的不太理解了。

這一條意見(jiàn)就是讓表底層的走線(xiàn)特意做成不一樣長(zhǎng)。這是1拖9的地址控制信號(hào)，由于地址控制信號(hào)的數(shù)量比較多，需要分為3到4層才能走完，板子是3mm厚，一共是22層設(shè)計(jì)。其中有若干根地址控制信號(hào)的主干道，客戶(hù)走到了第20層。下圖是客戶(hù)本身的設(shè)計(jì)，如下所示：

客戶(hù)設(shè)計(jì)的版本已經(jīng)考慮到了表底層這段分支的影響，把這段表底層走線(xiàn)盡量做短，而且還嚴(yán)格的對(duì)稱(chēng)，stub線(xiàn)長(zhǎng)做到了才77mil，表底層長(zhǎng)度也一樣。

客戶(hù)覺(jué)得這個(gè)設(shè)計(jì)是很不錯(cuò)的，所以他們沒(méi)法理解，我們SI團(tuán)隊(duì)仿真驗(yàn)證完后，居然做成了不等長(zhǎng)的設(shè)計(jì)。表層的走線(xiàn)保持77mil不變，但是把底層的走線(xiàn)做成了139mil。不僅stub變長(zhǎng)了，而且還不對(duì)稱(chēng)！客戶(hù)越說(shuō)越激動(dòng)，感覺(jué)真的很難接受。

Chris看到這個(gè)例子，瞬間就明白緣由了。按照目前很多地址控制信號(hào)線(xiàn)主干道走到了18和20層的這個(gè)原始版本，我們SI團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了全通道的仿真，發(fā)現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量的確不怎么樣，如下所示：

如果能把這把地址控制信號(hào)走線(xiàn)保持表底層都是77mil不變，然后挪到靠中間層去走主干道，例如挪到L7，L9，L14層這幾層中間層去走的話(huà)，效果會(huì)怎么樣呢？雖然在這個(gè)項(xiàng)目中，中間層需要走其他高速信號(hào)，沒(méi)法真正實(shí)現(xiàn)DDR的地址控制信號(hào)走到這些層去，但是我們先在仿真上看看效果是可以操作的哈。

沒(méi)錯(cuò)，這個(gè)就是跟客戶(hù)的理論預(yù)期是一樣的，信號(hào)質(zhì)量就比較完美了，如下所示：

客戶(hù)看到這里之后，其實(shí)也開(kāi)始有點(diǎn)懵了，為什么我的表底層分支長(zhǎng)度都是77mil，只是主干道放到了不同的層去走，信號(hào)質(zhì)量影響就那么大了？

最后在Chris耐心地給他們講述下當(dāng)中的差異和更深層次的原理，并給出在原始版本基礎(chǔ)中加長(zhǎng)底層走線(xiàn)后的仿真結(jié)果后，對(duì)比發(fā)現(xiàn)，原始版本在底層加長(zhǎng)走線(xiàn)的case雖然看起來(lái)達(dá)不到直接放在中間層的效果好，但是也比原始不加長(zhǎng)的設(shè)計(jì)要有一定的改善了?？蛻?hù)最終信服了，覺(jué)得理論終歸是理論，還是要結(jié)合到設(shè)計(jì)本身的情況來(lái)應(yīng)用才是王道??！

審核編輯 黃宇