高速先生成員-- 黃剛

最近（jìn）Chris都在出差，在各地的研討會上與眾多的硬件工程師交流，發現現在硬件工程師（shī）除了對前端的硬件原理很了解之（zhī）外，也慢慢的（de）對PCB設計有了（le）很深的認知。在某一次交談中，Chris給他們去分享（xiǎng）DDR的仿真設計這個話題，發現他們也有了很多優化的想法。例如這篇文章的例子，是一個比（bǐ）較複雜的1拖（tuō）多的DDR4拓撲，然後雙方就圍繞著（zhe）這個case展開了激（jī）烈但是很禮（lǐ）貌的討論。。。

 

 

像上圖這個1拖多（duō）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影響DDR顆粒的（de）信號質量（liàng），沒想到這家客戶還是比較懂的，一語中的就指出了最大的優化方向，那（nà）就是從主幹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。

 

 

這個客戶還是比較的愛學習，除（chú）了硬件本身的知識外，還花很（hěn）多時間去了解PCB設計的知識，也看了很多主流芯片的PCB設（shè）計（jì）指（zhǐ）導（dǎo）書，對DDR設（shè）計包括高速設計有（yǒu）比較深的認識。的（de）確，對於上麵這個DDR的混合拓撲而言，分支長度越短越（yuè）好，而且還（hái）越（yuè）對（duì）稱越好。

 

 

從一些理論的仿真（zhēn）結果來看，這個分支（也叫stub）越（yuè）長，對顆粒，尤其是靠近芯片的第一組顆粒的信號（hào）質量影響越大。

 

 

 

這個客戶越講（jiǎng）越興奮（fèn），還（hái）順手拿出了我們SI團（tuán）隊今年幫他做過仿真的DDR4設計來調侃。這是一款客戶自（zì）己設計，然後我們去做仿真幫他們驗證信號質量的case。

這是一個1拖9的DDR4負載，表（biǎo）層5個顆粒，底層4個顆（kē）粒的fly-by+T的混合拓撲。

 

 

 

客戶首先根據他們（men）看到過的設計指導書先做了初始版本的設計給我們仿真，我（wǒ）們SI團隊就先對這個版（bǎn）本進行仿真，然後仿真發現拓撲中有優化的地方就把優化意見給到客戶（hù），客戶進行修改後，再把新版本給我們進行仿真迭代。所以通過這個流程，大家就能知道（dào），如果設計是客（kè）戶自己做，我們去做仿（fǎng）真的話，我們的工（gōng）作量其實會大一點，因為涉及到可能雙方的多次迭代過程。

 

 

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

這一條意見就是讓表底（dǐ）層（céng）的（de）走線特意做成不一樣長。這是1拖9的地址控製信號，由於地址控製信（xìn）號的（de）數量比較多，需要分（fèn）為3到4層才（cái）能走完，板子是3mm厚（hòu），一共是22層設計。其中有若幹根地址（zhǐ）控製信號（hào）的主幹道，客戶走到了第20層。下圖是客戶本身的設（shè）計，如下所示：

 

 

客戶設計的版本已經考慮到（dào）了表底層這（zhè）段分支的影響，把（bǎ）這段表底層走線盡量做短，而且還嚴格的對稱，stub線長做到了才（cái）77mil，表底層長度也一樣。

 

 

客戶覺得這個（gè）設計是很不錯的，所以他們沒法理解，我們SI團隊仿真驗證（zhèng）完後，居然做成了不（bú）等長的設計。表（biǎo）層的走線保持77mil不變，但是把（bǎ）底層的走線做成了（le）139mil。不僅stub變長了，而且還不對稱！客戶越（yuè）說越激動，感（gǎn）覺（jiào）真的很難接受。

 

 

Chris看到這個例子，瞬間就明白緣由了。按照（zhào）目前很多（duō）地（dì）址控製信號線主幹道走到了18和20層的這個原始版（bǎn）本，我們SI團隊進行了全通道的仿真，發現信號質量（liàng）的確不怎麽樣，如下所示：

 

 

如（rú）果能把這把地（dì）址控製信號走線保（bǎo）持表底層都是77mil不（bú）變，然（rán）後挪到靠中間層去走主幹道，例如挪到L7，L9，L14層這幾層中間（jiān）層去走的話，效果會怎麽（me）樣呢（ne）？雖然在這個項（xiàng）目中，中間層需要走其他高速信號，沒法真正實現DDR的地址控製信號（hào）走到這些層去，但是我們先在（zài）仿真上看看效果是（shì）可以操作的哈。

 

 

沒（méi）錯，這個就是跟客戶的理論預期是一樣的，信號質量就比較完美了，如下所示：

 

 

 

客戶看到這裏之後，其實也開始（shǐ）有點懵了，為什麽我的表底（dǐ）層（céng）分支長（zhǎng）度都是77mil，隻是主幹（gàn）道（dào）放（fàng）到了不同的層去走，信號質（zhì）量影（yǐng）響就那麽大了？

 

 

最後在Chris耐心地給他（tā）們講述下當中的差異和更深（shēn）層次的原理，並給出在原始（shǐ）版本基礎中（zhōng）加長底層走線後的（de）仿真結果後，對比發現，原始版（bǎn）本在底層加長走線的case雖然看起來達（dá）不到直接放在中（zhōng）間（jiān）層的效果好，但是也比原始不加長的設計要有一定的改善了。客戶最終信服了，覺得理論終歸是理論，還是要結合（hé）到設計（jì）本（běn）身的情況來應用才是王道啊！