高速先生成員-- 黃剛

最近Chris都在出差，在各地的研討會上與眾多的硬件工程師交流，發現現在硬件（jiàn）工程師除了對前端（duān）的硬件原理（lǐ）很了解之外，也慢慢的對PCB設計有了很深的認知。在某一（yī）次交談（tán）中，Chris給他們去分（fèn）享DDR的仿真設計這個話（huà）題（tí），發現（xiàn）他們也（yě）有了很（hěn）多優化的想法。例如這篇文章（zhāng）的例子（zǐ），是一個比較複雜的1拖多的DDR4拓（tuò）撲，然後雙方就圍繞著這個case展開了激烈但是很禮貌的討論。。。

 

 

像上圖這個1拖多的fly-by+T的混合拓撲，Chris和大（dà）家分享這（zhè）個拓撲有哪些點比較（jiào）影響DDR顆粒的信號質量，沒想到這家客戶還是比較（jiào）懂的，一語中的就指出了最大的優化方向，那就（jiù）是從主（zhǔ）幹道（dào）到顆粒的這段分支要越短越（yuè）好，也（yě）就是下圖所示（shì）的這幾段走線。

 

 

這個客戶還是（shì）比較的愛學習，除了硬件本身的知識外，還花很多時間去（qù）了解PCB設計的知識，也看了很多主（zhǔ）流芯（xīn）片的PCB設計指導書，對DDR設計（jì）包括高速設計有比較深的認識。的確，對於上麵這個DDR的混合拓撲而言，分支長度越短越好，而且還越對稱越好。

 

 

從一些理論的仿（fǎng）真（zhēn）結果來看，這個分支（也叫stub）越長，對顆粒，尤其是靠近芯片（piàn）的第一組顆粒的信號質量影響越大。

 

 

 

這個客戶越講越興奮，還順手拿出（chū）了我們SI團隊今年幫他（tā）做過仿真的DDR4設計來調侃。這是一款客戶自己設計，然後（hòu）我們去做仿真幫他（tā）們驗證信號質量的case。

這是一（yī）個1拖9的DDR4負載，表層5個顆粒，底層（céng）4個顆粒（lì）的（de）fly-by+T的混合拓撲。

 

 

 

客戶首先根據他們看到過的設計指導書先（xiān）做了初始版本的設計給我們仿真，我們SI團隊就先對這個（gè）版本（běn）進行仿真，然後仿真發現拓撲中有優化的地方就把（bǎ）優化意見給到客戶（hù），客戶進行修改（gǎi）後（hòu），再把新版本給我們進行仿真迭代。所以通過這個流程，大家就能知（zhī）道，如果設計是客戶自己做，我們去做仿真的（de）話，我們的工（gōng）作量其實會（huì）大一點，因（yīn）為涉及到可能雙方的多次迭代過程。

 

 

這個客戶自己（jǐ）也有一些優化的想法，所以前麵的一些走（zǒu）線長度和阻抗的優化調整意見給到他們的（de）時候，他們也能夠接受（shòu），並且表示讚同。當我們提出最後一項優化（huà）方案後，他們就表示出了深深的不太理解了。

這一條意見（jiàn）就是讓（ràng）表底層的走（zǒu）線特意做成不一樣長。這是1拖（tuō）9的地址控製信號，由於（yú）地址控製信（xìn）號的數量比較多，需（xū）要分為3到4層才能（néng）走完（wán），板（bǎn）子是3mm厚，一共是22層設計。其中有若幹根地址控（kòng）製信號（hào）的主幹道，客戶走到了第20層。下圖是客戶（hù）本身的（de）設計（jì），如（rú）下所（suǒ）示：

 

 

客戶設計的版（bǎn）本已經考（kǎo）慮到了表底層這段分支的影響，把這段表底層走線盡量做短，而（ér）且還嚴格（gé）的（de）對稱，stub線長做到了才77mil，表底層長度也一樣。

 

 

客（kè）戶覺得這個設（shè）計是很不錯的，所以（yǐ）他們沒法理解，我（wǒ）們SI團隊仿真驗（yàn）證完後，居然做成了不等長的設計。表層的走線保持77mil不變，但是把底（dǐ）層的走線做成了139mil。不僅stub變長了（le），而且還不對稱！客戶越說越激動，感覺真的很難接受。

 

 

Chris看（kàn）到這個例子，瞬間就明白緣由了。按（àn）照目前很多地址控製信號線主幹道走到（dào）了18和20層（céng）的這（zhè）個原始版本，我們SI團隊進行了全通道的（de）仿真，發（fā）現信號質量的確不怎麽樣，如下所示：

 

 

如果能把這把（bǎ）地址控製（zhì）信號走線保持表底層都是77mil不變，然後挪到靠中間層（céng）去走（zǒu）主幹道，例如挪到L7，L9，L14層這幾層中（zhōng）間層去走的話，效果會怎麽樣呢（ne）？雖然在這（zhè）個項目中，中間層需要走其他高速信（xìn）號，沒法真（zhēn）正實現DDR的地址控製信號走到這些層去，但是我們先在仿真上看看效果是可以操作的哈。

 

 

沒錯，這個就是跟客戶的理論預期是一樣的，信號質量就（jiù）比較完（wán）美了，如下所（suǒ）示：

 

 

 

客戶看（kàn）到這裏之後，其實也開始有點懵了，為什麽我的表（biǎo）底層分（fèn）支長度都是77mil，隻是主幹道（dào）放到了不同（tóng）的層去走，信號質量影響就那麽大了？

 

 

最後在Chris耐心地給（gěi）他們講（jiǎng）述下當中的差異和更深層次的原理，並給出在原始版本基礎中加長底層走線後的仿真結果後，對比發現，原始版本在底層加長走線的（de）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的設計要有一定的（de）改善了。客戶最終信服了，覺得理論終歸是理論，還是（shì）要（yào）結（jié）合到設計本身的情況來應（yīng）用才是王道啊！