Всегда ли можно уменьшить количество слоев на печатной плате, увеличив размер платы?

Я вижу, что двухслойная печатная плата очень дешева для прототипа. Четырехслойная печатная плата почти в 4 раза дороже. У меня есть дизайн, в котором используется оперативная память DDR3, где мне нужно сопоставить длину трасс. Однако мне также нужно снизить расходы. Я заметил, что использование двухслойной печатной платы большего размера более экономично по сравнению с 4-слойной печатной платой. Будет ли работать по дизайну, если я буду использовать 2-слойную печатную плату вместо 4-х, хотя длина моих дорожек намного больше?

Почему 4-слойная печатная плата намного дороже двухслойной? От 2-4 слоя большая разница в цене? Я хотел бы знать, почему ? Большинство коммерческих проектов, похоже, используют 4 слоя, когда у них есть ОЗУ. Тем не менее, они могут продавать по таким дешевым ценам. Я понимаю, что изготовление оптом действительно помогает, но насколько на самом деле снижается стоимость печатной платы b? Скажем, в небольших количествах изготовление 4-слойной печатной платы стоит 4 доллара? Сколько это будет, если я сделаю его в количестве 100?

Речь идет не только о согласовании длины для высоких частот, но и о согласовании импеданса. Практически невозможно получить 100 Ом дифференциальные следы от двухслойной платы (из-за того, что заземляющий слой находится так далеко).
Разве не поэтому мы используем терминацию серии?
Для больших BGA-чипов практически невозможно разбивать выводы на 2 слоя, а иногда и на 4 слоя не рекомендуется.
Для некоторых схем это можно сделать. Интерфейс DDR3 точно не из их числа!
Окончание серии именно по этой причине, да. Но если остальные дорожки не совпадают по импедансу, последовательное окончание не поможет. Этому посвящена целая область электронной техники.
Пробовать DDR3 вообще пока не стоит, и уж точно не на 2-х слойной плате. Если вы хотите использовать тип процессора, в котором используется такая технология памяти, вам было бы гораздо лучше интегрировать чужой модуль ЦП на свою собственную плату. Что-то вроде Gumstix или Beagle — что угодно.
Вы можете легко сравнить цены на 2-слойные и 4-слойные печатные платы, посетив веб-сайты, на которых есть калькулятор цен для обеих печатных плат. Я часто использую PCBcart , у которого есть довольно подробный калькулятор, который, вероятно, ответит на ваши вопросы о стоимости, но YMMV и есть десятки альтернатив.

Ответы (4)

Ах, какой ужас пытаться заставить DDR работать в два слоя :) Длинный ответ, конечно, состоит в том, чтобы узнать о целостности сигнала и попытаться точно понять, что вы делаете. Я видел, как это делалось раньше, и даже прошел EMI, но со многими оговорками. Сначала была только одна часть DDR. Во-вторых, контроллер был тщательно разработан для маршрутизации всех сигналов в первых двух рядах широко расставленных шаров, чтобы все сигналы направлялись без переходных отверстий на верхнем слое к части DDR. Затем дно использовалось для плоскости GND, хотя она находилась на расстоянии 60 мил. Маршруты согласовывались, но оставались «чрезвычайно» короткими. Наконец, часть была запущена как можно медленнее, в основном на минимальной частоте, разрешенной частью DDR. О, и у нас были часы с расширенным спектром для EMI.

Как правило, я бы сказал, что это не очень хорошая идея, и вам следует придерживаться четырех слоев и сокращать расходы в других местах. Если вы собираетесь это сделать, даже не ожидайте, что вы достигнете почти полной скорости, и если вы пытаетесь маршрутизировать несколько частей, таких как DIMM или раскладушка. Я бы сказал, что даже пытаться не стоит.

Стоимость зависит от очень многих факторов, от того, где вы это делаете, до того, сколько, это гораздо меньшая проблема при очень больших объемах, чем при малых объемах прототипов. Головная боль, с которой вы столкнетесь, пытаясь отладить двухслойный дизайн, почти наверняка никогда не будет стоить того. Увеличение времени выхода на рынок, с которым вы столкнетесь, пытаясь заставить его работать, во многих случаях само по себе стоит затрат на 4 слоя.

Вы упоминаете объем 100, как будто это много, но это совсем не так, как только вы начинаете переходить к тысячам, сотням тысяч, происходит резкое падение цены с нескольких сотен штук. То же самое, если вы отойдете куда-нибудь от берега. Просто в качестве примера я могу представить, что моя цена в США на 10 тыс. единиц 10-слойной платы составляет около 50 долларов, но моя оффшорная цена составляет 25 долларов. Ваша цена также будет зависеть от того, насколько эффективно вы используете панель (ваш завод по производству печатных плат изготавливает платы стандартных размеров). оставить место для 20 на панели. Кстати, именно так работают места, которые объединяют заказы на печатные платы.

Почему это стоит дороже? Что ж, это много работы, требует вдвое больше материала и требует немного большей точности или навыков. Двухслойный — это просто кусок меди FR4, плакированный с обеих сторон, просто просверлите несколько отверстий, замаскируйте, протравите и обработайте. Для четырехслойной платы замаскируйте и протравите два слоя, затем заламинируйте еще два внешних слоя на каждой стороне маски и снова протравите, очень осторожно, чтобы они правильно выровнялись, затем просверлите и выполните постобработку. Это всего лишь пример, но дело в том, что в процессе больше шагов, больше труда, больше материалов и больше затрат.

Возможно, стоит упомянуть, что существуют чипы для мобильной индустрии, в которых такие вещи, как LPDDR4, устанавливаются непосредственно поверх них для решения «все в одном». Тем не менее, я хотел бы четырехслойную плату для правильного распределения питания, развязки и маршрутизации других сигналов, но это интересный аспект для рассмотрения.

+1 за включение в ваш ответ части стоимости вопроса, которая в настоящее время отсутствует во всех других ответах.

Существует ряд причин, по которым у вас есть многослойные платы, и когда речь идет о высокоскоростном дизайне, например, DDR3, происходит гораздо больше, чем просто соединения от контакта к контакту.

На высоких скоростях физика электрических и магнитных полей становится важным фактором, а также требованиями к мощности. Это больше не просто соединение из точки А в точку Б. Маршрут, по которому вы идете, будет иметь значение, поэтому на высокой частоте вы можете фактически потерять место, потому что вы не можете / не должны направлять сигналы в этой области или рядом с этой группой. сигналов и т. д. Источники питания работают медленно и не могут справиться с потребностью в токе в цифровых схемах. У вас может быть источник питания прямо рядом с контактом, и ваш чип все еще может работать плохо, потому что цифровые схемы требуют быстрых токов, и много. Источник питания может иметь высокий номинальный ток, но источник питания не имеет быстрого отклика. И именно здесь вступают в игру развязывающие конденсаторы, объемные конденсаторы и общее распределение сети питания. Все эти вещи необходимы для высокой скорости, и некоторые из них зависят от стека слоев. Не только количество слоев, но и то, что это за слои на самом деле.

Контроль полей и снижение их влияния, электромагнитных помех , экранирования, межплоскостной емкости, целостности сигнала , целостности питания и сложности маршрутизации — вот причины, по которым у вас может быть многослойная плата вместо двухслойной. Возможно, вам сойдет с рук двухслойная плата, но вам придется либо смоделировать печатную плату (паразиты), и в зависимости от того, какой у вас высокочастотный контент, посмотреть и посмотреть, выполняются ли все ваши требования.

Так можно ли уменьшить количество слоев?

Да, ты можешь.

Это будет работать ?

Да. Нет. Может быть. Все вышеперечисленное.

Попробуйте выполнить поиск на этом сайте, некоторые термины выделены жирным шрифтом. Это может ответить на некоторые вопросы или создать несколько новых.

Генри Отт предлагает пять задач , связанных с электромагнитной совместимостью, которые должны быть достигнуты при разработке платы. Они есть:

  1. Сигнальный слой всегда должен быть смежным с плоскостью.
  2. Сигнальные слои должны располагаться близко к соседним плоскостям.
  3. Плоскости питания и земли должны быть тесно связаны друг с другом.
  4. Высокоскоростные сигналы должны направляться по скрытым слоям, расположенным между плоскостями. Таким образом, плоскости могут действовать как экраны и сдерживать излучение высокоскоростных следов.
  5. Несколько заземляющих плоскостей очень выгодны, поскольку они снижают полное сопротивление земли (опорной плоскости) платы и уменьшают синфазное излучение.

По словам Отта, наименьшее количество слоев, которое может удовлетворить всем этим требованиям, равно восьми . Сверху вниз слои следующие:

  1. Компонентные пэды и низкочастотные сигналы
  2. Мощность
  3. Земля
  4. Высокочастотные сигналы
  5. Высокочастотные сигналы
  6. Земля
  7. Мощность
  8. Низкочастотные сигналы и тестовые площадки

Поэтому, если вашей целью является максимальная производительность EMI/EMC, увеличение размера вашей платы не поможет. У вас должно быть достаточно слоев. Даже для умеренных проблем с целостностью сигнала хорошо иметь сплошную заземляющую пластину.

Прямой топологический ответ — «нет».

Есть вещи, которые вы можете сделать на двухслойной плате, которые вы просто не можете сделать на однослойной плате, независимо от ее размера. Полная остановка.

Как, например? поперечные провода? Это можно сделать с помощью перемычки.
Это обман? Я думаю, что для прагматичного ответа вы правы: в этом случае вопрос кажется «очевидным». Конечно, вы можете сделать что угодно с достаточно большой платой и достаточным количеством болтающихся проводов :)