高速（sù）先生成員--黃剛

最近的文章要麽就（jiù）是圍繞（rào）著高速優化來講（jiǎng），要麽就一直研究加工（gōng）因素對信號的影響，我懂的，看到大家都（dōu）有點審美疲勞了是吧。或者另外有一幫朋友們內心（xīn）都開始抱怨了：我的產品又沒那麽（me）高速，你們老在講高速這玩意，沒有我的閱讀和（hé）點讚，怪不得（dé）你們的文章閱讀量那麽低了。Sorry，sorry，高速先生肯定不僅僅是高速啦，那（nà）今兒我（wǒ）們就變個花樣（yàng），我們來講講（jiǎng）電源的設計案例！

電源設計，大家覺得（dé）最重要的哪個指標呢（ne），是達到負（fù）載端的（de）壓降要（yào）滿足要求，還是路徑中的電流密度不能太超標，還是板子和芯片的發熱不要那（nà）麽大？高速先（xiān）生可（kě）以很負責任的告訴大（dà）家，其實（shí）。。。它們都（dōu）很重要！先別罵人（rén）啊，的確是這樣的，另外（wài）上述說到（dào）的（de）三者互相是有關聯的啊，電流（liú）密（mì）度小（xiǎo）了，達（dá）到負載端的壓降（jiàng）直（zhí）接就（jiù）跌落小啊，然後電流密度小，板子和芯片的發（fā）熱自然也（yě）變小嘛……

所以（yǐ）在我們心目（mù）中認為電源設計（jì）要關注的最重要的（de）指標已經呼之欲出了，那就是電流密度！它好了，其（qí）他指標就一定會變好。所謂電流密度，從字麵來（lái）理解也灰常（cháng）的（de）簡單，那就是單位麵（miàn）積的電流大小，所以（yǐ）它的（de）單位一般（bān）在PCB範疇就是A/mm2，概念（niàn）很簡單。哪怕不看PCB板的話，要是問你怎麽降低電源的電流密度，估計大家也能說出個所以然來，要使單位麵積（jī）的電流變小，也那麽（me）就（jiù）是加大電源平麵，或者增加電源（yuán）平麵層（céng），又（yòu）或者增（zēng）加電源平麵層的銅厚（hòu），so easy！

是的，上麵的方法（fǎ）在具體的PCB設計中操作也是成立的（de），今天給大家show一個例子。

最近做了一個盲埋孔的高速板卡（kǎ）設計，怎（zěn）麽！又要說高速？別那麽敏感嘛，我們的意思（sī）隻是想表達，為了高速（sù）信號，這個板子（zǐ）要用盲埋孔的設計來做，也包括芯片的電源設計嘛。VRM電源芯片在主芯片的左邊累給它供電，如下圖所示：

針對這（zhè）個芯片的這一路大電流電源（大概（gài）30A）的設計，仿真一開始是沒介入這個項目的，隻是我司的設計工程師自行設計，當然（rán）也是有經驗的工程師了，畢竟這個板子（zǐ）是比較高速的盲埋孔的板。那針（zhēn）對這（zhè）一路電源，這位工程師的設計其（qí）實也沒什（shí）麽太多可挑剔的，看到下圖這個主要的（de）電源平麵層設計，工程師已經根據電流大小，按照經驗用上了1Oz的（de）銅箔，除了必要的一些（xiē）其他（tā）信號（hào）的過孔避讓外，該鋪大的也鋪得比較大了。

嗯（èn），看著應該（gāi）還行，不過後麵客戶還是不放心，同步增加了這個大電流電（diàn）源的仿真。這個項目由我們SI這邊的工程師小（xiǎo）春來負（fù）責，小春是一名很嚴謹的SI工程師，也是由我司設計部作為一名優（yōu）秀的設計工程師轉崗過來的（de）同事，對PCB設計也（yě）是輕車（chē）熟路。一（yī）開始小春就立（lì）馬對（duì）設計同事的這個電源設計版本進行了建模仿真，不仿不（bú）知道，一仿還真是嚇了6跳。看起來電流也不是很（hěn）大，平麵也鋪得（dé）比較不錯，居然（rán）電流密度在瓶頸位置達到了接近250A/ mm2那麽高！！！

雖然對電流密度的定（dìng）義本身行業內還不算有一個明確的標準，不過根據我司的（de）經驗，也包括和其他（tā）大公司的一些合作，大體還是（shì）達（dá）成了一些共（gòng）識。例如在BGA區域要盡量做到200A/ mm2以（yǐ）內，有條件（jiàn）的話最好做（zuò）到150A /mm2以內就更（gèng）好了（le）。完了，還認（rèn）為可以立馬投（tóu）板了（le），仿真（zhēn）了才知道原來電流密度那麽難做好。

慌倒是不慌，看到這個結果後（hòu），連PCB工程師都知道怎麽解決，為什麽要（yào）慌（huāng）呢，是吧。於是PCB工（gōng）程師就提了個非（fēi）常切實（shí）而高效的建議，啥設（shè）計都不用改，直接把電源平麵層（céng）的銅厚從現在（zài）的10z增加到2Oz唄！

不得不說，還真的賊有效！設計完全不用變，按照20z的銅厚重新仿真的話，電流（liú）密度從10z的250A/ mm2直接降到不到132 A/ mm2，指標滿足（zú）得簡直不能再好了。

交差交差，讓板廠（chǎng）重（chóng）新備（bèi）料，由之前用的10z銅變成20z銅。重新（xīn）備料？對，因為是（shì）高速板材，本身已經按照10z去備料了，當時大家都覺得也就30A的電流，10z夠夠的嘛，所以就去備料了啊，這個時候料到快備好了，你突然告（gào）訴（sù）我你（nǐ）要改20z，這不肯（kěn）定（dìng）需要重新備啊，時間多（duō）2周……

客戶時間來不（bú）及啊（ā），急著要（yào）拿（ná）到板子去驗證！那咋辦，看起來（lái）10z是改（gǎi）不了啦！壓力全給到了（le）SI工程師小春這裏，因為隻能看看（kàn）能不能改這個電（diàn）源的設計盡量把（bǎ）電流密度降點一丟丟（diū）了。還好小春本身有深厚（hòu）的設計功底（dǐ），可（kě）以快速的自己修改設計然後再仿真驗證迭代（dài），他注意到原設計電流密度（dù）高的地方，也就是（shì）瓶頸區域，是在其他信號過孔反焊（hàn）盤的夾縫（féng）處，要麽有沒有一種可能，隻要能把這個地方瓶頸位（wèi）置的平麵變大，應該能降低比較可觀的電流密度（dù）值。小春留意到這塊是盲埋孔的設計，按照中間層的其他信號的過孔設計就會變得有更多的（de）自由度了，於是小春很快就改（gǎi）出了一（yī）個版本，如下所示（shì）：

小春把之前從（cóng）左邊的VRM進來到後麵（miàn）芯片電流（liú）路徑流向的其他信號過孔的扇出方式從之前的豎著打變成橫著打，這樣（yàng）看起來過孔反焊盤之（zhī）間的有效通（tōng）流平麵（miàn）就寬了不小！嗯，理論是應該非常的good，然後小春再把這個自己改出來的版本（běn）仿（fǎng）真驗證下，電流密（mì）度的改善度賊大！直接從之前（qián）豎著打的250A/mm2降到了160A/mm2，很好的達到了指標！

最後總結兩句，這篇文章對設計工程師就（jiù）很不“友好”了？明明可以很簡簡單單增加銅厚解決的事情，非要重新改設計來做好！改設計又花（huā）時間又花精力，還不一定能改出來。但是（shì）轉（zhuǎn）念一想，這樣的話既能很好的促進設計工程師的設（shè）計水平，又（yòu）能通過實踐提高自己相關的（de）SI理論，最重要的（de）是（shì）能很好的保證客戶既定的一些交期目標，難是難了點，但是帶來的好處還是很多的哈！

問（wèn）題：遇到不同的電流（liú）值，例（lì）如從10A到100A，你（nǐ）們分別會選擇多少0z或者多少層電源平麵層來（lái）設計呢？

關於香蕉视频污视频：

香蕉视频污视频科技（jì）成立於2003年3月，深圳創業板上市公司（sī），專注於高速PCB設計、SI/PI仿真分析（xī）等技術（shù）服務，並為研發樣機及批量生產提供高品質、短交期的（de）PCB製板（bǎn）與PCBA生產服務。致力於打（dǎ）造一流的硬件（jiàn）創新平台（tái），加快電子產（chǎn）品的硬件創新進（jìn）程，提升（shēng）產品（pǐn）質量。

一（yī）博珠海板廠：

位於（yú）珠海經濟開發（fā）區，坐擁PCB產（chǎn）業（yè）優質人才資源及完善的產業配套。專注於高端快件，提（tí）供高品質（zhì）的（de）高多層、高速、高精密、HDI等PCB生產製造。聚焦國內高端快件細分市（shì）場，PCB廣泛應用於ATE、AI算力、服務器、工控、通信、汽車、醫療（liáo）設備等領域。