為什么常規(guī)阻抗控制只能是10%的偏差？

首先看一個真實(shí)的故事：H公司的某網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，PCB一直在A板廠生產(chǎn)，產(chǎn)品測試一直沒有什么問題。量產(chǎn)的時候，由于供應(yīng)鏈需要雙供應(yīng)商備份，就嘗試找了B板廠進(jìn)行生產(chǎn)。結(jié)果產(chǎn)品測試的時候，發(fā)現(xiàn)B板廠的有部分板子調(diào)試不正常。

A板廠的板子一直沒有問題，產(chǎn)品的其他條件也都沒有變化，B板廠的板子有部分調(diào)試不通。這個證據(jù)簡直是太充分了，B板廠百口莫辯，賠償損失，并被打入冷宮……

直到有一天，A板廠的某批次板子也出現(xiàn)了部分調(diào)試有問題。H公司的研發(fā)人員才重視起來，進(jìn)行了認(rèn)真的排查。最后發(fā)現(xiàn)一個最有可能的原因：

A板廠對這個產(chǎn)品的阻抗管控，在進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r候，一直以來都是負(fù)補(bǔ)償，也就是說最終的阻抗偏向于負(fù)公差，阻抗值偏低。而最近這一批次，阻抗管控的時候偏向了正公差，阻抗值偏高。A板廠想著反正都是在10%的誤差范圍以內(nèi)，都是符合要求的。再對產(chǎn)品的信號質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格測試發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品的裕量本身就非常小。就像下圖的男子，稍有偏差，可能就要掉進(jìn)水里。

我們設(shè)計(jì)的目標(biāo)，是要提高產(chǎn)品的裕量，從而保證產(chǎn)品的可靠性。就像在康莊大道上開車，安全可靠。

看一個阻抗偏差的例子：

DDR4地址信號

最差顆粒結(jié)果

這個案例的整體裕量很大，10mV的眼高差異，不到40ps的眼寬差異，相對裕量來說都是很小的偏差。但是想想第一張圖片的那個“一葦渡江”，如果項(xiàng)目本身裕量不足，或許小小的偏差就掉進(jìn)河里了。設(shè)計(jì)要保證足夠的強(qiáng)壯性，才能抵御生產(chǎn)所必須的偏差。

凡是生產(chǎn)、必有偏差

我們經(jīng)常會聽到產(chǎn)品公司的設(shè)計(jì)人員對生產(chǎn)提出很多要求，比如以下都是本人親歷的問題：

1、 我的板子，能不能按阻抗偏差+-5%來進(jìn)行管控？（我聽到過最嚴(yán)格的要求是+-2.5%）

2、 線寬的蝕刻公差，能做到1mil嗎？不是正負(fù)哦，是總共的偏差1mil

3、 總板厚的偏差，能不能做到+0，-2.5%？

4、 ……

每次我都要不厭其煩的解釋，板廠制板，是物理和化學(xué)的過程，制板工藝這幾十年來并沒有本質(zhì)的變化，還是蝕刻，壓合，鉆孔，電鍍……這些機(jī)械的過程都會有偏差。還記得我們?nèi)ツ甑?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/" target="_blank">話題嗎？為什么常規(guī)阻抗控制只能是10%的偏差？這是有很多其他偏差累積在一起的結(jié)果：

1、 板材來料本身的偏差

2、 PCB加工過程的蝕刻偏差

3、 PCB加工過程層壓帶來的流膠率等偏差

4、 高速的時候，銅箔的表面粗造度，PP的玻纖效應(yīng)，介質(zhì)的DF頻變效應(yīng)等

大家應(yīng)該也還記得那張著名的偏差正態(tài)分布圖：

按照10%來進(jìn)行阻抗偏差的管控，最符合正態(tài)分布的智慧，在成本和性能之間取得最佳的平衡點(diǎn)。

當(dāng)然高速先生的觀點(diǎn)是：

1、當(dāng)設(shè)計(jì)裕量足夠的時候，我們要盡可能考慮滿足生產(chǎn)的要求，這個就叫DFM。

2、設(shè)計(jì)遇到瓶頸的時候，生產(chǎn)就要來幫忙，盡可能攻克難關(guān)，這叫制造升級

3、當(dāng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都遇到天花板的時候，這就是產(chǎn)業(yè)升級的驅(qū)動力了

比如數(shù)字信號相對比較低速的時候，我們設(shè)計(jì)要給生產(chǎn)留出充足的空間，可以走很寬的線，很大的間距。隨著高速設(shè)計(jì)的到來，我們開始管控阻抗。由于板厚，層數(shù)的限制，阻抗線有時候需要走得很細(xì)，驅(qū)動板廠提升工藝。隨著串行總線的速率提升，損耗成為管控的對象，板廠也開始引進(jìn)DeltaL等技術(shù)來評估損耗，對阻抗的管控要求開始來到7%，未來或許會到5%。隨著速率突破25G28G，來到56G的時候，生產(chǎn)的小偏差，都會帶來性能的大變化，于是整個產(chǎn)業(yè)都來到升級換代的邊緣。

下面是我拋磚引玉，放上一些生產(chǎn)加工偏差規(guī)范：

編輯：hfy