PCB設計十大誤區(qū)-繞不完的等長(五)
串行總線來了
繞線話題從開篇到結尾,花了好幾個月哈,老是出差,沒有時間靜下來寫東西。不過或許出差也只是借口,而是因為時序繞線這個話題實在是有點難寫好吧。不管怎么說,挖下的坑是一定要埋上的,今天就是繞不完的等長的最后一篇,串行總線來了。
上一篇文章發(fā)出來之后,不少網(wǎng)友回復說,DDR3的同組數(shù)據(jù)并不需要做到5mil等長這么嚴格呀。看到這樣的回復,高速先生們都是熱淚盈眶:“同志,見到你真好……”。說實話,寫這個系列文章還是有點私心的,希望以后不會再收到客戶提出的+/-1mil,+/-0.5mil等長這樣的要求,我們已經(jīng)是很滿足了。+/-5mil或者+/-10mil,這已經(jīng)不是個事了,咬咬牙,加點班,這個等長我們就忍了。
到了串行總線,貌似速率更高了,大家對等長的要求也更嚴格了。那么串行總線到底是什么鬼?

高速串行總線的技術核心是SerDes技術,也叫SerDes(Serializer-Deserializer)是串行器和解串器的簡稱。串行器(Serializer)也稱為SerDes發(fā)送端(Tx),(Deserializer)也稱為接收端Rx。下面一張圖,輕松看懂SerDes的工作原理。

篇幅關系,也是高速先生的風格,我們不去解釋SerDes的工作原理細節(jié),從上圖,我們只需要看懂:
時鐘是內嵌在差分對里面的
到了接收端,時鐘信號被重新恢復
高速串行總線(SerDes)的等長要求
從上文可以很容易得到結論:高速串行總線技術采用時鐘和數(shù)據(jù)恢復技術,從而解決了限制數(shù)據(jù)傳輸速率的信號時鐘偏移問題,減少布線沖突、降低開關噪聲、更低的功耗和封裝成本等。所以差分對與差分對之間基本沒有等長要求;時鐘是依賴串行解串的技術進行傳輸與恢復。
高速串行總線設計的難點從傳統(tǒng)的時序問題,變成自身的Jitter,誤碼,損耗衰減等問題,關注的重點是差分對本身的信號質量,以及盡量避免受外界干擾影響。
差分對自身的問題,包括:
對內等長帶來的相位問題以及差模共模模態(tài)轉換
差分對間的串擾問題評估及優(yōu)化
導體損耗,介質損耗等高頻損耗問題
這些話題里面,差分相位及模態(tài)轉換是繞線和走線拐角關注的問題點,會在這個時序系列里面進行探討。其他問題則會在以后專門的高速串行總線系列來進行討論。
注:說到高速串行總線基本沒有差分對與差分對之間等長要求,需要注意的是差分線不完全等于高速串行總線;換句話說,高速串行總線基本都是差分形式,但是不是所有的差分線都是高速串行總線。
如果差分線不是高速串行模式,而是并行總線,等長設計按照之前導論的并行總線原則來執(zhí)行(比如傳說中還沒有推出的差分版本DDR4)
既然說高速串行總線基本沒有差分對與差分對之間等長要求,那么就還是有特例:
Intel的PDG里面,對同一Bundle內部的PCIE3信號和QPI信號提出了等長要求。不過這是一個很寬松的要求,正常的布局布線設計,基本是不用考慮繞線這個事情的。

回顧一下之前文章的要點,溫故而知新嘛,現(xiàn)在不都是流行重要的事情多說幾遍嗎?
共同時鐘總線的時序要求,不是等長,而是滿足一個范圍,更多的時候,需要注意不要走線太長。(這時候男女還沒結婚,步調不一致,等長沒有意義,大家看的是外部條件,需要滿足一個基本要求)
源同步時鐘總線的時序要求,主要是分組等長。但是等長只是滿足了靜態(tài)偏移,做到幾個ps已經(jīng)是足夠好了(+/-10mil左右)。影響更大的是動態(tài)偏移,也就是SSN,ISI,Crosstalk等,不要過度強調等長(+/-1mil),而忽略了其他更重要的設計要求(這時候男女已經(jīng)結婚了,步調一致最重要,只要夫妻齊心,Tco,飛行時間那都不是事。但是外部的風雨還是會影響感情,擔心來自于電源噪聲、串擾的影響)
高速串行總線,時鐘內嵌,差分傳輸,更關注信號自身的品質,外部的干擾已經(jīng)很難影響到時序了,需要關注差分線自身的設計質量(男女經(jīng)過磨合,達到了靈魂伴侶的層次,只要兩人同心,一切外部的事那都不是事了,所以關注的重點變成兩人是否同心 - 差分)
問題來了:集思廣益,搜集下哪些屬于差分線設計,卻需要較嚴格差分對間等長的特例?