해커를 위한 PCIe: M.2 카드가 완성되었습니다

우리는 지난 주에 M.2 E-key에서 E-key로의 어댑터인 PCIe 카드 설계를 시작했습니다. 이 어댑터는 E-key 슬롯에 추가 링크를 추가합니다. 희귀하지만 멋진 E-key 카드 몇 개를 완전히 활용하는 데 유용합니다. 키 카드. 이제 회로도가 완성되었고 구성 요소 배치가 파악되었으며 차동 쌍만 라우팅하면 됩니다. 간단해야 합니다. 그렇죠? 안전 벨트 매세요.

PCIe는 UART와 같은 다른 쪽 끝의 RX에 연결된 TX 쌍이 필요하며 이는 협상할 수 없습니다. 커넥터는 호스트측 이름 지정을 사용하며 그 반대도 마찬가지입니다. 다이어그램에서 볼 수 있듯이 소켓의 TX를 칩의 RX에 연결하고 그 반대로 연결합니다. 혼란스러울 경우 노트북 회로도를 통해 상황을 명확하게 알 수 있습니다. 요약하자면, PCIe 스위치는 카드의 장치 역할을 하기 때문에 PCIe 스위치로 들어오는 링크의 이름만 바꾸면 됩니다. 스위치의 두 링크는 ​​E 키 소켓으로 이동하며 해당 소켓의 목적에 따라 PCIe 스위치는 호스트 역할을 합니다.

처음에 이 보드를 라우팅하는 동안 링크의 호스트 TX 측에 있는 모든 데이터 쌍의 PCIe 시리즈 커패시터에 대한 또 하나의 중요한 사항을 완전히 잊어버렸습니다. 여기에는 PCIe 스위치 업링크의 TX에 세 개의 커패시터 쌍이 필요하고 스위치의 TX 측에 두 쌍이 필요합니다. 다시 말하지만 이름은 호스트 측입니다. 나는 모든 diffpair 라우팅을 마친 후에야 이것을 기억했고 약간의 숙고 끝에 이것이 0201 커패시터를 시험해 볼 기회라고 결정했습니다. 이를 위해 저는 "Effect of Moon Phase on Tombstoning"이라는 이름의 [Christoph]의 훌륭한 프로젝트에서 발자국을 따왔습니다. 그런 이름을 가지면 이 발자국은 좋아야 합니다.

이전에 PCIe 기사 중 하나에서 차동 쌍 계산에 대해 이야기한 적이 있으며 데모 비디오도 있었습니다! 즉, 이것에 대한 계산을 반복해 보겠습니다. 몇 가지 재미있는 지름길을 사용하여 "PCB 팹 웹사이트 정보"에서 "적절한 너비 및 간격 차이 쌍"으로 이동하는 방법을 보여 드리겠습니다. 우리의 설정은 다시 한 번 외부 레이어에 신호가 있고 그 바로 아래의 접지 레이어를 참조합니다. 안타깝게도 저는 두 개의 접지면 사이에 끼어 있는 신호 레이어의 차동 임피던스를 계산하는 방법을 아직 이해하지 못합니다. 즉, 이 지식을 공유하려는 댓글 작성자가 있다면 귀하의 의견에 진심으로 감사하겠습니다! 어쨌든 지금으로서는 그러한 합의로 인해 실질적인 이점이 있을 것이라고는 생각하지 않습니다.

이번에는 4레이어 0.8mm 스택업을 사용하겠습니다. 그렇지 않으면 보드가 M.2 소켓에 맞지 않습니다. 설계 규칙에 따르면 일반적인 2층 보드를 만들 때 사용했던 일반적인 6mil(0.16mm) 트레이스와는 달리 3.5mil(0.09mm) 트레이스와 간격을 줄일 수 있습니다. 처음에는 여기에서 7628 스택업 변형을 선택합니다. 여기서 스택업 간의 주요 차이점은 프리프레그 두께와 유전 상수이며, 이는 가능한 최소 diffpair 두께와 간격에 영향을 미칩니다.

JLCPCB 스택업 페이지의 매개변수를 사용하고 주문 페이지의 매개변수를 통해 가져왔습니다. 이러한 매개변수를 "Net Classes" 탭의 "File => Board Setup" 창에 넣을 수 있습니다. 기본 매개변수를 4레이어 임피던스 제어 프로세스 매개변수(간격, 최소 트레이스 폭, 비아 크기 등)로 대체한 후, 타이트한 지점이 있는 경우 드롭다운할 수 있는 꽤 멋진 매개변수와 기능을 얻을 수 있습니다. 합리적으로 조밀한 구성 요소 배치를 수행합니다.

오늘은 온포인트 85Ω 차동 임피던스를 목표로 삼겠습니다. 이는 감당할 수 있는 모든 곳에서 훌륭한 목표입니다. 다시 한 번, 쌍의 전체 길이를 따라 바로 아래에 있는 중단 없는 접지면을 추적합니다. "7628" 스택업의 경우 쌍과 접지 사이에 4.6 Er의 재료가 0.21 mm 있다는 의미입니다. 이 두 값을 계산기에 입력하고 구리 두께를 35 um(구리 1 온스)로 남겨두고 트레이스 공간을 가지고 놀 수 있습니다. 너비 값을 0.09mm 제한까지 낮추어 0.225mm 너비 / 0.09mm 공간 옵션을 제공합니다. 그러나 이것은 공간적으로 그다지 훌륭한 것은 아닙니다.

하지만 기본 스택업을 고수할 필요는 없습니다! 약간의 고민 끝에 저는 상단 레이어와 중간 레이어 사이에 4.05 Er 및 0.1 mm 두께의 프리프레그가 있는 "3313" 스택업으로 전환했습니다. 조금 더 비싼 것 같지만, 내가 가진 작은 공간에서 경로를 지정하는 것이 조금 더 쉬워 보입니다. 이로 인해 동일한 85Ω 차동 임피던스를 유지하면서 0.135mm/0.09mm 쌍이 생겼습니다. 이제 해야 할 일은 이 매개변수를 "Net Classes" 테이블에 입력하는 것뿐입니다. 그리고 '6'을 누를 때마다 즉시 85Ω 임피던스 차동 쌍 그리기를 시작합니다.