时钟信号回沟与测试点位置有关吗？

只看该作者 · 2020-11-25 19:56

作者：一博科技高速先生自媒体成员姜杰

信号回沟，即波形边缘的非单调性，是时钟的大忌，尤其是出现在信号的门限电平范围内时，由于容易导致误触发，更是凶险无比。所以当客户测试发现时钟信号回沟，抱着一心改板的沉痛心情找到高速先生时，高速先生丝毫不敢大意，一番分析确认之后，给出的答复却让客户喜出望外：测试点的时钟回沟是真实存在的，但是芯片得到的时钟信号质量却没有问题，简而言之，单板的时钟信号没问题，可以放心使用。

其实，高速先生刚拿到单板时心里也没底，因为时钟信号频率并不算低，有400MHz，而且针对5路时钟信号的设计查板也并未发现异常。

仿真初始阶段，为了确认模型的准确性，首先对客户提供的测试点上的波形进行了仿真拟合，以C0通道时钟为例，仿真波形的回沟如约而至，与测试波形的延时、回沟的位置基本一致，说明仿真建模没有问题，看到这样的结果，客户的心开始下沉：回沟得到了仿真验证，这回没得救了。

高速先生感觉可以再抢救一把，因为最关键的芯片DIE上的时钟波形还没看到，还有一线生机。怀着忐忑的心情，高速先生按下了“Simulation”键，随着DIE上的波形在屏幕上渐次展开，高速先生松了口气，芯片上的时钟回沟神奇的消失了！

看到这样的结果，客户既喜且疑，喜的是芯片上的时钟信号正常，疑的是测试点明明就在芯片背面的过孔处，为何测试得到的时钟波形会与芯片DIE上的天差地别？

测试最尴尬的莫过于“所测非所得”，出现这种情况，很多时候与测试点的位置选择有关，比如本案例：看起来芯片背面的过孔似乎距离芯片最近，最能反映芯片接收信号的真实情况，其实不然，我们最终需要关注的是芯片DIE上的信号，而芯片的DIE与PIN之间还隔着千山万水——芯片内部封装布线，尤其是封装较大的BGA芯片，封装布线的影响更加明显，这也是很多芯片会提供封装补偿（Pin-delay）的原因。

现在再来解释芯片背面测试点的波形为何与DIE上的情况相差甚远，信号的拓扑图可以让我们一目了然。

答案就是：实际测试点与芯片DIE之间的走线（本案例中，主要是指封装布线）上的反射，导致了该点的时钟信号回沟，在DIE上的理想测试点的波形则不存在这个问题。而客户提供FPGA相应的时钟信号Pin-delay数据与PIN-DIE之间的仿真延时基本吻合，也从侧面印证了封装布线的影响。对比其它四路时钟，情况也基本类似。