Чем меньше знаешь, тем быстрее market entry time

Давно не писал. Надо наверстывать, поэтому сегодня будет технический пост вместо soft-skills. Поделюсь недавним кейсом по теме переходных отверстий.

1 Контекст

Сейчас занимаюсь разработкой платы с процессором i.MX под Linux. Есть требование сделать габариты как можно меньше. К i.MX подключаются DDR, eMMC, видеопотоки, в общем классический high-speed design. High-speed дизайн сразу накладывает ограничения на выбор переходных отверстий. High-density design в моем случае вынуждает быть еще более придирчивым к переходным отверстиям.

2 Теория

Если нужно прокинуть сигнал с Top Layer на Bottom Layer, можно использовать простое сквозное переходное отверстие (through-hole via). Но если сигнал идет с Top Layer на какой-нибудь внутренний слой, у такого via остается незадействованный участок. Этот «хвост» занимает не только драгоценное место, но и начинает работать как маленькая антенна, вызывая переотражения. Чтобы таких «хвостов» не было, используют отверстия, которые проходят не через всю плату:

• для прокидывания сигнала между парой соседних слоев используют microvia;
• если нужно с внешнего слоя уйти сразу на несколько слоев глубже, вместо нескольких microvias используют blind via;
• если переход между несколькими слоями внутри платы, то buried via.

Эти особенные отверстия можно располагать по-разному:

• cтавить друг над другом, получается «колодец»: stacked конфигурация.
• разносить на каждом слое, получается «лесенка»: staggered конфигурация.

Stacked, конечно, самый дорогой вариант, зато дает максимальную плотность и компактность трассировки. Всегда я делал «лесенку», а тут решил сделать «колодец», ибо места мало и бюджет позволяет :) И вот тут всплыл нюанс. Честно говоря, у меня изначально была интуитивная неприязнь к «колодцу» и интуиция меня не подвела.

⛔️3 Практика

Китайцы сделали пилотную серию с «колодцами» без всяких вопросов. Но мой любимый риск-менеджмент перед массовым производством триггернул меня пройти DFM анализ у локальных европейских производителей. Европейский производитель на DFM анализе сказал, что buried via рискованно использовать в стиле «колодец». Чтобы снизить риск, buried рекомендуют относить немного в сторону и делать «лесенку».

Скажу больше, начал копать и нашел статью от Cadence, где рекомендуют максимум два microvia в стиле «колодец». Начиная с трех уровней надежность уже сильно зависит от материала, геометрии, качества заполнения и теплового профиля. Отдельно подчеркивается, что microvia не стоит ставить «колодцем» прямо на buried via: такой способ особенно склонен к растрескиванию, поэтому там лучше делать смещение и уходить в «лесенку».

😩4 Мораль басни

Внутренний ребенок хочет свалить все на безбашенных китайцев или поверить в их технологическое превосходство. Внутренний родитель хочет пожурить за то, что проигнорировал интуицию и не перепроверил технологию перед внедрением. А внутренний взрослый смотрит на дизайн готовой рабочей платы с сотней «колодцев» и морально настраивается на переговоры и переделки.

Справедливости ради я встречал много дизайнов с технологией полного «колодца», так что пост не из рубрики "косяки"....но когда встает вопрос личной ответственности всегда тяжело игнорировать уже известные риски. Оптимальным нашел следующий путь: отодвинуть только buried via, microvia оставить в позиции «колодца». Если время будет позволять, отодвину microvia тоже.

P.S. Иллюстрация будет в комментариях.

| подписывайтесь на @embeddemy
| #high_speed #via #dfm