Улучшения Layer Stack Manager

В этой версии добавлены новые и улучшены существующие функциональные возможности для проектирования быстродействующих плат: новое правило проектирования Return Path, анализ длины цепей на основе времени распространения сигналов, поддержка "змеиной" трассировки, новое ядро интерактивной подстройки длин цепей.

Еще одним элементом проектирования быстродействующих конструкций является средство расчета импедансов, встроенное в Layer Stack Manager.

В новой версии также присутствуют улучшения точности и типов структур, поддерживаемых расчетами импеданса, в том числе:

• Новые структуры копланарных линий передачи: калькулятором импедансов Simbeor теперь поддерживаются одиночные и дифференциальные копланарные структуры.
• Улучшенное управление размерными свойствами физической структуры: была добавлена поддержка для задаваемой пользователем ширины вытравленных трасс, возможность определять толщину паяльной маски над трассами, а также поддержка смежных диэлектрических слоев с различной относительной проницаемостью.
• Моделирование шероховатости поверхности проводников: чем выше частота переключения сигналов, тем сильнее скин-эффект. На частотах свыше 10 ГБ/с шероховатость поверхности меди становится существенной для потерь в проводниках. Шероховатость поверхности теперь может быть включена в моделирование и расчеты импеданса.

Новые структуры копланарных линий передачи

Калькулятор импедансов в Layer Stack Manager теперь поддерживает одиночные и дифференциальные копланарные структуры. Создайте новый профиль импеданса, затем Single-Coplanar или Differential-Coplanar из выпадающего списка Type профиля импеданса.

Работа с компланарными структурами:

• Как и для стандартных одиночного и дифференциального импеданса, значение каждой переменной автоматически вычисляются на основе заданных пользователем целевого импеданса (Target Impedance) и целевой точности (Target Tolerance), а также физических свойств слоев платы. Эти автоматически вычисляемые значения могут быть подстроены путем ввода новых значений в поля редактирования панели Properties в режиме Layer Stack Manager.
• Чтобы задать сигнальные цепи, которые вы хотите трассировать как копланарные структуры, включите в правиле проектирования Routing Width (или Differential Pairs Routing) параметр Use Impedance Profile и выберите нужный профиль импеданса.
• Для копланарных структур нужна опорная плоскость по обеим сторонам от сигнальной трассы. Она может быть создана путем размещения полигона либо, если добавлены сшивающие переходные отверстия, с помощью команды Add Shielding to Net (подробнее об этом ниже). Если вы размещаете полигон, расстояние между этим полигоном и сигнальной трассой определяется значением Clearance (S), заданное калькулятором импеданса Simbeor (отображается в панели Properties, как показано на изображениях вверху и внизу слева). Настройте правило Clearance для управления зазором между опорным полигоном и сигнальной трассой ( показать изображение).
• Обычно при заземлении копланарной структуры размещают ряд переходных отверстий по обе стороны от сигнальной трассы. Для этого используйте команду Tools » Via Stitching/Shielding » Add Shielding to Net редактора плат. Кроме того, при размещении переходных отверстий, эта команда может разместить полигон вокруг ряда переходных отверстий при включении параметра Add shielding copper, как показано на изображении внизу справа.
  ► Узнайте больше об экранировании переходными отверстиями.

  Калькулятор импедансов определяет свойства сигнала и зазоры (изображение слева). Используйте этот зазор при определении расстояния для экранировании переходными отверстиями.

Шероховатость поверхности проводников

Поверхность каждого проводящего слоя печатной платы имеет шероховатость. В процессе изготовления платы поверхность проводящих слоев обрабатывается для увеличения шероховатости, чтобы увеличить адгезию между проводящими и диэлектрическими слоями. Шероховатость поверхности становится существенным фактором для импеданса проводников при скоростях переключения свыше 10 ГБ/с. В результате обширных исследований и анализа, эксперты отрасли пришли к выводу, что шероховатость поверхности может быть смоделирована с помощью поправочного коэффициента шероховатости, полученного из значений Surface Roughness (Шероховатость поверхности) и Roughness Factor (Коэффициент шероховатости).

В режим Layer Stack Manager панели Properties был добавлен раздел Roughness. Эти параметры используются только для проводящих слоев.

Шероховатость поверхности включена в расчет характеристического импеданса.

Roughness (Шероховатость)

• Model Type (Тип модели) – предпочтительная модель расчета влияния шероховатости поверхности (обратитесь к статьям ниже для получения более подробной информации о различных моделях). Применяется ко всем проводящим слоям в структуре (подстеке?).
• Surface Roughness (Шероховатость поверхности) – значение шероховатости поверхности (доступно у производителя). Введите значение от 0 до 10µm, по умолчанию 0.1µm.
• Roughness Factor (Коэффициент шероховатости) – характеризует ожидаемое максимальное увеличение потерь в проводниках из-за эффекта шероховатости. Введите значение от 1 до 100, по умолчанию 2.

Для дальнейшего чтения

• Practical methodology for analyzing the effect of conductor roughness on signal losses and dispersion in interconnects: Y. Shlepnev, C. Nwachukwu, DesignCon2012.
• Unified approach to interconnect conductor surface roughness modelling: Y. Shlepnev, 2017 IEEE 26st Conference on Electrical Performance of Electronic Packaging and Systems (EPEPS2017)