时间都去哪了？解密封装补偿背后的时间黑洞

发表于 2021-7-3 18:29

本帖最后由 tyw 于 2021-7-3 19:05 编辑

作者：一博科技高速先生自媒体成员姜杰

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时间都去哪了？解密封装补偿背后的时间黑洞

[size=1.3em]来源：一博自媒体时间：2021-6-28 类别：[size=1.1em]微信自媒体

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公众号：高速先生
作者：姜杰

不知各位是否还记得雷豹，没错，就是上次仿真电源差点翻车的那位仁兄[size=1.4em]《一个好，两个不行，那三个怎么办呢？》，最近，他又饱受PIN Delay的折磨。

所谓PIN Delay，直译“管脚延时”，不过，我们更习惯另外一种叫法“封装长度”。“管脚延时”是指封装级互连产生的延时：对于芯片而言，是指DIE pad到封装引脚之间的延时差异（比如下图中黄色的走线）；对于某些高速连接器来说，比如弯公连接器，则是指每一列pin上的延时不一致。在高速电路设计中，需要考虑Pin Delay来减少信号长度的误差。

封装补偿是解决问题的方法，通常芯片或连接器厂家会提供封装级互连长度的参数，PCB设计的等长处理阶段，需要将该参数计入信号长度再绕等长，以达到精确控制信号总长度的目的。

正常而言，考虑了封装长度的走线等长会更好。不过凡事有特例，雷豹最近就遇到了这样的特例。本指望PIN Delay能补回些延时，谁曾想PCB做完封装补偿之后信号时序仿真结果反倒“变差”了，究竟怎么回事？

与以往的案例不同，该试验板的主控芯片还在封装设计阶段，换句话说，单板设计与主控芯片的封装设计是同步进行的。因此客户一开始仅提供了DIE pad的模型及部分信号通道的封装参数。吊诡的仿真结果似乎一开始就有迹可循，不过这是后话。

仿真对象是数据速率800Mbps的NAND信号，最短的信号通道(CH6)。由于一开始客户未能提供相应的封装补偿参数，因此最初只能看到PCB在没有设置PIN delay的通道眼图，使用有效眼宽的大小来衡量时序的优劣，是811ps。

随着芯片封装设计的推进，终于等来了PIN delay参数，在Layout攻城狮根据封装补偿调整单板走线等长之后，雷豹迫不及待的再次对同一通道进行仿真，眼图在众人期待的眼神中渐次展开……

封装补偿之前有效眼宽811ps，补偿之后却变成——796ps？！看到这个结果，男人开始沉默，女人开始流泪，一团疑云罩住了所有人：不是说封装补偿后的有效眼宽会变大吗，补偿的时间都去哪啦？！

面对这么刺激的结果，雷豹除了愕然，居然还有些许兴奋：一定要揪出这个时间“黑洞”。首先怀疑的是单板的PIN delay参数设置错误，配合设计工作的Layout老**儿虽然觉得侮辱性很强，但还是对照客户提供的封装补偿参数检查了约束管理器中的设置，排除了PCB等长设置问题，设计攻城狮的尊严得以维护，问题仍然悬而未决。

既然设计文件没问题，那会不会是仿真模型有异常呢？仔细检查主控芯片的封装参数，果不其然，发现了问题所在！

客户提供的封装模型中居然只有CH7通道的封装参数！

众所周知，等长处理只是手段，我们的目的是等时。而对比PIN delay的具体数据可以发现，不同的通道信号之间延时差别是显而易见的，以DQS信号为参考，根据芯片封装补偿参数，在CH6通道中，DQ3需要减小延时，DQ5需要增加延时，才能达到与DQS的一致，而在CH7通道中则刚好相反，DQ3需要增加延时，DQ5需要减小延时。仿真使用CH7通道的封装参数来补偿CH6通道的走线长度，极端情况下，短的更短，长的更长，难怪结果会南辕北辙，让人抓狂。

那么，我们再来看看提供了封装模型参数的CH7通道在增加PIN delay前后的差异。没有考虑PIN delay之前，通道的眼图有效眼宽是779ps。

考虑PIN delay之后通道的眼图有效眼宽达到808ps，相比之前增加了29ps，这个值与CH7通道PIN delay最大（78ps）和最小（48ps）的差值28ps也基本吻合。

真相大白，众人释然。雷豹却陷入了沉思：随着接触到的芯片设计越来越多，仿真思路也该与时俱进，“开局一模型，仿真用到底”的时代似乎一去不复返，芯片设计在更新，仿真过程中也应时时检查，步步留心。

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