盡管圍繞著可制造性設計(DFM)的價值、定義、變化性和技術爭執(zhí)頗多,但所有的問題都是基于芯片。當然,當我們開始考慮45和32納米設計時,芯片DFM是很關鍵的要求。然而,關注芯片DFM,卻忽視了更重要的技術需要:面向印刷電路板的DFM。
我們都知道即使硅片百分之百完美,如果芯片到芯片通信鏈接的任何一個元件(比如封裝,連接頭或電路板)損壞,目標系統(tǒng)可能仍然不能正常工作。許多封裝、連接器和PCB供應商也許被系統(tǒng)設計師追逼著控制他們的加工容差。
但是,除非所有供應商一致加強規(guī)范,例如一個有正負5%容差的連接器對PCB正負10%容差的系統(tǒng)可能收效不大。為了優(yōu)化系統(tǒng)設計,設計師需要研究每個元件的因果關系。迄今為止,我們沒有DFM工具來處理諸如此類的設計問題。
在預布局設計階段,高速系統(tǒng)或信號完整性工程師通常只能進行有限的spice仿真。
為確保系統(tǒng)工作正常,需要對能覆蓋所有加工容差的邊界情形進行仿真。例如,PCB內的金屬線寬變化、介電堆疊高度、介電質常數(shù)和損耗正切值全部都能影響阻抗和衰減。然而,僅有較大規(guī)模公司的工程師才可能有資源來定制自有的腳本,來進行上千次仿真工作,然后再對結果進行處理。即便這樣,對哪種變量進行掃描仍然沒有定義完好的標準。最明顯缺乏的是封裝和連接器的邊界模型。
對于高速設計,這些模型只能通過與頻率相關的S參數(shù)來精確定義。然而,極少有供應商提供好的S參數(shù)模型,更不用說在寬范圍頻率內的邊界模型了。在后布局驗證階段,需要進行復雜PCB的精確提取和仿真,以計算詳細的轉角和彎曲。可是,幾乎沒有工具可用。很明顯,需要通用的PCB設計和驗證方法。
那么,我們需要些什么呢?讓我們關注兩大領域。對預布局設計,舉例來說,最好有GUI驅動的線路圖輸入編輯器,使設計師能容易地輸入每個元件的變化,仿真并處理結果,報告每個變量的產(chǎn)生和影響。對后布局驗證,DFM工具需要能自動調整版圖以覆蓋邊界情形,采用快速的全波提取器來提取寄生參數(shù),在電路仿真中用I/O晶體管邊界模型仿真。
只有當設計師在設計和驗證內都考慮了工差,他們才能說做了可制造性設計。只有當工具供應商認識到芯片只是子系統(tǒng)——比如PCB的一部分,那么DFM最終才能與開發(fā)終端產(chǎn)品的客戶真正相關起來。DFM它主要是研究產(chǎn)品本身的物理特征與制造系統(tǒng)各部分之間的相互關系,并把它用于產(chǎn)品設計中,以便將整個制造系統(tǒng)融合在一起進行總體優(yōu)化,使之更規(guī)范,以便降低成本,縮短生產(chǎn)時間,提高產(chǎn)品可制造性和工作效率。
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原文標題:【案例】10. DFM不應局限于芯片,PCB更需要它
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