BGA裡Via排列組合沒計算好,Crosstalk會來找你唷

By | 10 11 月, 2021

Crosstalk相當地重要,高速訊號間沒有做好isolation會讓訊號的品質大幅地降低。沒錯,這件事相信在座的各位應該都相當地清楚,但是究竟會影響多少?剛好先前處理了一個案例,讓我們來看看討厭的Crosstalk對高速訊號BER的實際影響程度。

Port A的量測數據顯示,Bit-Error-Rate (BER)的Lane2/4/5相對其他Lane而言非常地糟,試了許多方法,例如調整等化器CTLE、FFE皆沒有太大改善。

PortA_BER

其實我們可以從layout上來看出一些端倪,下圖是BGA內部Via的排列,橘色代表著訊號而數字代表第幾個Lane,紅色表示GND,藍色則為Power。很明顯可以看出Lane2/4/5倆倆並沒有GND做isolation,可以猜測相對Lane1/7有較大的Crosstalk。

image

從SI模擬分析來看Power-Sum Far-End Crosstalk (PS-FEXT),Lane5(紅色)Lane1(藍色)差了很多,完完全全就是沒有GND via惹的禍!

PortA_FEXT

再發現是因為Crosstalk造成BER變差的可能原因後,我們再試著找出其它類似的layout的Port來做驗證,發現Port B的via排列長下面這個樣子,Lane0/7也是沒有GND via isolation,因此猜測這兩個Lane也會有類似的BER。

PortB_BGA Pin Map

果然,經由量測後發現,BER的數值也是落在1E-6這個量級,可以證明在這個Case上Crosstalk造成BER的下降非常明顯!

PortB_BER

從這個案例可以推測-25dB左右的Power-Sum Far-End Crosstalk大概會造成至少一個量級的BER下降,這個案例是較長的走線,損耗比較大,如果是較短的走線,目前推估可能至少會有兩個量級的下降,因為損耗佔比變小,經由Via來的耦合雜訊相對變大的緣故,如果有相對應的發現後續再來更新!