È sempre possibile ridurre il numero di strati su un PCB ingrandendo la scheda


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Vedo che un PCB a 2 strati è davvero economico da prototipare. Un PCB a 4 strati è quasi 4 volte più costoso. Ho un design che utilizza la RAM DDR3 in cui devo abbinare le lunghezze delle tracce. Tuttavia, devo anche mantenere bassi i costi. Osservo che entrare in un PCB a 2 strati più grande è più economico rispetto a un PCB a 4 strati. In base alla progettazione, funzionerei se uso il PCB a 2 strati anziché 4, sebbene le mie lunghezze di traccia siano molto più lunghe?

Perché il PCB a 4 strati è molto più costoso rispetto al 2layer? Dal 2-4 strato è una grande differenza di prezzo? Vorrei sapere perché ? La maggior parte dei progetti commerciali sembra utilizzare 4 livelli quando hanno RAM. Eppure sono in grado di vendere a prezzi così convenienti. Capisco che la produzione in blocco sia davvero d'aiuto, ma di quanto scende il costo del PCB b? Diciamo in piccole quantità che realizzare un PCB a 4 strati costa 4 $? Quanto sarebbe quando lo faccio in quantità di 100?


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Non si tratta solo della corrispondenza della lunghezza per l'alta frequenza, ma anche della corrispondenza dell'impedenza. È quasi impossibile ottenere tracce differenziali di ciò con una scheda a due strati (perché il piano di massa è così lontano). 100Ω
Tom Carpenter,

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Per i chip BGA di grandi dimensioni è praticamente impossibile eseguire il breakout dei piedinatura su 2 strati, e talvolta non è consigliabile nemmeno 4 strati.
helloworld922,

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Per alcuni circuiti puoi farlo. Un'interfaccia DDR3 non è sicuramente una di queste!
Brian Drummond,

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La fine della serie è lì per quel motivo, sì. Ma se il resto delle tracce non è abbinato in impedenza, una terminazione in serie non aiuta. C'è un intero campo dell'ingegneria elettronica dedicato a questo.
Tom Carpenter,

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Non dovresti ancora provare DDR3 e sicuramente non su una scheda a 2 strati. Se si desidera utilizzare il tipo di processore che utilizza quel tipo di tecnologia di memoria, sarebbe molto meglio integrare il modulo CPU di qualcun altro sulla propria scheda. Qualcosa come Gumstix o Beagle, qualunque cosa.

Risposte:


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Ah, l'orrore di provare a far funzionare la DDR in due livelli :) La lunga risposta è ovviamente quella di conoscere l'integrità del segnale e cercare di capire esattamente cosa stai facendo. L'ho già visto prima, e ho persino superato l'IME ma con molti avvertimenti. Prima c'era solo una parte DDR. In secondo luogo, il controller è stato progettato con cura per instradare su tutti i segnali nelle prime due file di sfere ampiamente distanziate in modo tale che tutti i segnali siano instradati senza via sullo strato superiore verso la parte DDR. Quindi il fondo è stato usato per un aereo GND, anche se era a 60 mil di distanza. Le rotte erano abbinate, ma mantenute "estremamente" corte. Alla fine la parte è stata eseguita il più lentamente possibile, sostanzialmente la frequenza minima consentita dalla parte DDR. Oh, e abbiamo avuto un orologio a spettro diffuso per EMI.

Direi come regola generale che questa non è una buona idea e dovresti attenersi a quattro livelli e tagliare i costi altrove. Se lo farai, non aspettarti nemmeno di raggiungere la massima velocità e se stai provando a instradare più parti come un modulo DIMM o una conchiglia. Direi che non vale nemmeno la pena provare.

Il costo dipende da così tanti fattori da dove lo stai facendo a quanto, è un problema molto più piccolo a volumi molto elevati rispetto a volumi a basso proto. I mal di testa che dovrai affrontare cercando di eseguire il debug di un design a due strati non valgono quasi mai la pena. Il maggiore tempo di commercializzazione che dovrai affrontare cercando di farlo funzionare da solo vale il costo di un 4 strato in molti casi.

Citi un volume di 100 come se fosse alto, ma non lo è affatto quando inizi a spostarti tra le migliaia, centinaia di migliaia c'è un forte calo del prezzo da poche centinaia di pezzi. Lo stesso se ti sposti al largo da qualche parte. Ad esempio, posso pensare al mio prezzo negli Stati Uniti su unità da 10K di una scheda da 10 strati è di circa $ 50, ma il mio offshore dello stesso è di $ 25. Il prezzo dipenderà anche dall'efficienza con cui si utilizza il pannello (la casa del tuo pcb produce schede in fogli di dimensioni standard.) Se ne inserisci solo due per pannello e hai molti sprechi, i tuoi costi aumenteranno come se ordinassi solo 2 e lasciare spazio per 20 sul pannello. Per inciso, è così che funzionano i luoghi che raggruppano insieme gli ordini di PCB.

Perché costa di più? Beh, è ​​un lavoro molto impegnativo, comporta il doppio del materiale e richiede un po 'più di precisione o abilità. Un doppio strato è solo un pezzo di rame FR4 rivestito su entrambi i lati, basta praticare alcuni fori, mascherare, incidere via e post processo. Per una maschera di cartone a quattro strati e incidere i due strati, quindi laminare altri due strati esterni su ciascuna maschera laterale e incidere di nuovo facendo molta attenzione che si allineino correttamente, quindi perforare e postare il processo. Questo è solo un esempio, ma il punto è che il processo ha più passaggi, più lavoro, più materiale e più costi.

Vale la pena ricordare che ci sono chip per l'industria mobile che prendono cose come LPDDR4 montate direttamente su di esse per una soluzione tutto in uno. Vorrei comunque una scheda a quattro strati per una corretta distribuzione dell'alimentazione, il disaccoppiamento e il routing di altri segnali, ma è un angolo di interruzione da considerare.


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+1 per l'inclusione della parte di costo della domanda nella risposta, che attualmente è omessa da tutte le altre risposte.
Dan Henderson,

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Esistono diversi motivi per cui si dispone di schede multistrato e, per quanto riguarda la progettazione ad alta velocità, ad esempio DDR3, si verificano molte più cose rispetto alle connessioni da pin a pin.

Alle alte velocità, la fisica alla base di componenti elettrici e magnetici diventa un fattore determinante oltre ai requisiti di velocità di alimentazione. Non è più il caso di collegarsi solo dal punto A al punto B. Il percorso che prendi avrà un effetto, quindi ad alta frequenza, potresti effettivamente perdere spazio perché non puoi / non dovresti instradare i segnali in quest'area o vicino a questo gruppo di segnali ecc. Gli alimentatori sono lenti e non riescono a tenere il passo con la domanda di corrente nei circuiti digitali. Potresti avere un alimentatore proprio accanto al pin e il tuo chip potrebbe ancora non funzionare bene, perché i circuiti digitali richiedono correnti veloci e molto. L'alimentatore potrebbe avere una corrente elevata, ma un alimentatore non ha una risposta rapida. Ed è qui che entrano in gioco i condensatori di disaccoppiamento, i condensatori di massa e la distribuzione generale della rete elettrica. Tutte queste cose sono necessarie per l'alta velocità e alcune dipendono dalla pila di livelli. Non solo il numero di livelli, ma quali sono effettivamente i livelli.

Controllo delle feilds, e riducendo gli effetti, EMI , sheilding, tra capacitanza aereo, l'integrità del segnale , integrità di potenza e di routing complessità, sono la ragione per cui si dispone potrebbe avere una scheda multistrato contro un bordo di 2 strati. Potresti FORSE scappare con una scheda a 2 strati, ma dovresti modellare la scheda (parassiti) e, a seconda del contenuto ad alta frequenza, guardare e vedere se tutti i tuoi requisiti sono soddisfatti.

Quindi puoi ridurre il numero di livelli?

Si, puoi.

Funzionerà ?

Sì. No forse. Tutti i precedenti.

Prova a cercare in questo sito, per alcuni dei termini in grassetto. Potrebbe rispondere ad alcune domande o crearne di nuove.


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Henry Ott suggerisce cinque obiettivi relativi all'EMC che un progetto di scheda dovrebbe cercare di raggiungere. Loro sono:

  1. Uno strato di segnale dovrebbe essere sempre adiacente ad un piano.
  2. Gli strati di segnale dovrebbero essere vicini ai loro piani adiacenti.
  3. Gli aerei di potenza e di terra dovrebbero essere strettamente accoppiati insieme.
  4. I segnali ad alta velocità devono essere instradati su strati sepolti situati tra i piani. In questo modo gli aerei possono fungere da scudi e contenere la radiazione proveniente dalle tracce ad alta velocità.
  5. I piani di terra multipli sono molto vantaggiosi, poiché abbassano l'impedenza di terra (piano di riferimento) della scheda e riducono la radiazione di modo comune.

Secondo Ott, il minor numero di strati in grado di soddisfare tutti questi obiettivi è otto . Dall'alto verso il basso, i livelli sono:

  1. Pad componenti e segnali a bassa frequenza
  2. Energia
  3. Terra
  4. Segnali ad alta frequenza
  5. Segnali ad alta frequenza
  6. Terra
  7. Energia
  8. Segnali a bassa frequenza e test pad

Quindi, se il tuo obiettivo è ottenere le massime prestazioni EMI / EMC, allargare la tua scheda non sarà di aiuto. Devi avere abbastanza livelli. Anche per problemi di integrità del segnale moderati, un solido piano di massa è una buona cosa da avere.


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La risposta topologica diretta è "no".

Ci sono cose che puoi fare su una scheda a due strati che semplicemente non puoi fare una scheda a singolo strato, non importa quanto sia grande. Punto.


tipo cosa? fili incrociati? Puoi farlo con un ponticello.
Cricchetto strano

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Questo è barare? Immagino una risposta pragmatica, hai ragione: nel qual caso la domanda sembra "ovvia". Ovviamente puoi fare qualsiasi cosa con una tavola abbastanza grande e abbastanza filo penzolante :)
GreenAsJade
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