走自己的線,就讓SI工程師說去吧

作者 | 姜傑 (一博科技高速先生團隊隊員)

SI工程師:“關於這部分的走線,你可能要全部改”。

客戶/PCB工程師當然會很詫異的問:“你是凱丁嗎(Are you kidding)”

沒想到竟得到了SI工程師這樣的回答:“不是,我是希爾瑞斯(No, I'm serious)”

走自己的線,就讓SI工程師說去吧

短短的幾句話其實可以means a lot,既體現了SI工程師看起來很專業的判斷,也表達了客戶和PCB工程師對此的無奈和困惑,同時還深深的揭露出他們溝通的不順暢(請執行腦補哭笑表情) 。好吧,原諒我遲遲進入不了主題,對於客戶和PCB工程師的困惑,作為SI工程師表示理解,這是客戶在我司設計的同類產品的第三款,相同的主控芯片、顆粒和速率,是之前版本的升級,在客戶角度理所當然就認為和之前一樣的走線拓撲就ok了,請讓我再詳細介紹下該項目的技術背景。這是一款nand flash(閃存)的設計,我們都知道它的芯片大概就長這個樣子。

走自己的線,就讓SI工程師說去吧

這塊芯片會有兩個通道,從客戶的這幾個版本的做法看,客戶是比較勇於挑戰和創新的,他們詳細的方案分別如下所示:

走自己的線,就讓SI工程師說去吧

走自己的線,就讓SI工程師說去吧

正所謂圖糙理不糙,我們知道,每個nand flash主控芯片的通道數肯定是有上限的,那麼你想不斷增加容量的話,單純依靠增加flash芯片的數量是不行的,更重要的是需要對通道進行復用。就好像客戶這三個版本一樣,第一個版本,每個通道都拖一個顆粒芯片的一個通道,就是最簡單的一拖一的結構;第二個版本,每個通道拖兩個顆粒的一個通道,就是一拖二的結構;第三個就很厲害了,每個通道同時拖兩個顆粒的2個通道,從拓撲來看的話就是一拖四,這樣主芯片的通道就能夠連更多的顆粒。

點對點的結構就沒有什麼拓撲可言,在常規的533M的速率下基本上你把走線阻抗控制好就沒什麼問題。客戶在第二版嘗試一拖二的這種結構時,優先考慮了fly-by的拓撲,正如上圖所示一樣,然後發現也還好,信號質量都能滿足要求。然後就到了我們這篇文章重點描述的第三版了,一拖四的拓撲,就出現了前面的問題了,客戶就還是認為走fly-by結構依舊不會有什麼問題。客戶這種心態,作為SI工程師可以理解,上一版成功的拓撲當然直接移到這一版來嘛,心態可能就像下面這六個字啦。

走自己的線,就讓SI工程師說去吧

然而我們SI工程師是很嚴謹的,無論客戶解釋得如何無奈,投板時間如何緊張,我們都會以仿真結果來回應。

我們選擇一根控制信號WE來進行仿真,最初設計的fly-by拓撲就是這樣的:

走自己的線,就讓SI工程師說去吧

我們能清楚的看到,顆粒是正反貼的放置,每個顆粒的兩個通道也合併在一起,形成一個一拖四的拓撲。通過仿真後,發現結果是這樣的:

走自己的線,就讓SI工程師說去吧

這裡只列出了有差異的兩個pin接收的波形,為什麼只有兩個,因此這種結構,類似一個fly-by加小T,因此上圖前面兩個pin和後面兩個pin的波形幾乎是相同的,因此為了方便理解,這裡列出了差異大的兩個波形,我們可以看到紅色的波形看起來還是可以的,因為它是在末端的波形,但是藍色的波形看起來會很糟糕,各種非單調,回溝,肯定是不滿足要求,原因就是因為這兩個pin處於鏈路的中間,會受到很多的反射。

這個時候還在堅持fly-by拓撲顯然是沒什麼出路的了,作為SI工程師,不僅要驗證出現有拓撲的問題,更重要的找到可以優化的拓撲。這個時候小編用自己並不熟練的layout能力,勉強的畫出了想到的優化拓撲,就是下面這樣了:

走自己的線,就讓SI工程師說去吧

通過自己自導自演的仿真後,發現效果竟然比較理想(其實小編心裡也是有點那啥數的,故意製造一個驚喜的氣氛)。

走自己的線,就讓SI工程師說去吧

首先我們看到T拓撲和fly-by拓撲直觀上的區別就是,兩組pin的時間一致,波形是重合的。另外T拓撲由於對稱的結構,可以很大程度的相互抵消反射,因此能維繫自身一個很好的波形,So far so good!!!

當然客戶和PCB工程師在證據確鑿下接受了我要求改動的建議,但是往往理想很豐滿,現實會比較骨感一丟丟。這個改動可能比他們想象的會大那麼一點點,是的,比較大的一點點。

為什麼這麼說,因此改拓撲之後需要整組走線一起改,包括地址控制和數據都需要改成T拓撲,更致命的point是在下面,你以為是隻有一兩個通道?實際上是這樣的:

走自己的線,就讓SI工程師說去吧

走自己的線,就讓SI工程師說去吧

不好意思,我不忍心再列下去了,這個受傷的案例告訴我們,有時候單憑經驗和前面版本是不足以讓你很瀟灑的投新板,一招鮮在這個慢慢變得高速,拓撲變得複雜的時代可能會有點out了。有時候假如你先做一個通道然後讓我們SI工程師瞄一下的話,可能你不用深夜11點還在公司獨守空房。我們SI界這幾年流行一句話,說是以後會迎來SI的春天。希望我們的春天也是客戶和PCB工程師的春天,並不是反而讓你們覺得是加重了你們的工作和流程。

提問:難道fly-by結構真是那麼不堪一擊?那為什麼更高的DDR還是經常用到呢?對這fly-by和T這兩種拓撲的應用場景,你們是怎麼想的。


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