PCB背板（一文解析高速背板PCB设计过程）

《几种高速PCB设计中的罪魁祸首》中提到了“高速背板和高速背板连接器”。那么高速背板是怎么设计的呢？从头到尾的设计步骤是什么？每个阶段的重点是什么？总结了本期的案例分析。

高速背板设计流程

详细的高速背板设计流程，除了遵循IPD(Commodity Integrated Development and Design，商品化集成开发与设计)的步骤外，还有一定的独特性，不同于一般硬件配置PCB控制模块的开发流程。重点是背板与商品硬件配置架构密切相关，除了系统软件中各硬件配置控制模块的信号插座外，还与整个设备框架结构设计密切相关。

高速背板的设计过程包括以下设计阶段：

高速背板设计流程各阶段的重要内容

1.重要的技术演示

除了背板PCBA的设计因素，高速背板的设计还必须考虑所有系统软件的高速信号互连路由协议的设计。对于典型的高速信号路由协议，请参考下图：

因此，必须及早进行充分的技术论证，重点包括：

集成icSerDes的选型和高速信号驱动器的能力验证(仿真分析也可以提供参考，但如果集成icSerDes有可以测试的演示板，更强烈建议测试和认证)

高速连接器的选型和认证(重点关注连接器的时域和频域指标值，能否考虑产品系统最高速度信号传输的特性，一般通过设计“连接器SI检测板”)

PCB板选型(系统软件的路由协议包括两侧子卡的PCB布线和背板的PCB布线，PCB板的特性直接危及路由协议的丢失，所以必须明确适合规格型号的LowDk/Df板)

2.硬件配置架构设计

系统软件各双板控制模块的功能和总数

系统软件的总数据信息交换容量决定了系统软件中单槽数据信息容量和业务流程子卡总数。

系统中其他子卡的总数，如钥匙可互换子卡总数、主控芯片子卡总数、整个设备的开关电源/散热风扇模块总数等。

各控制模块与背板之间连接的插座连接器的型号、规格和总数。

根据信号总数，决定各模块接口连接器的实际选型。

与整个设备框架设计相关的框架设计。

子槽间距、面向子卡结构的设计方案、系统软件开关电源总功率、系统软件热管和风道设计等。

3.总体设计计划

背板总体设计方案的文本文档是从前期重要的技术论证和硬件配置架构的清晰设计中生成的，同时也做了高速信号路由协议的预仿真分析。

4.PINMAP设计

这个环节已经进入了背板的详细设计和完成。由于背板与产品系统中的每个硬件配置子控制模块都有信号插座，所以需要在插座连接器上定义所有插座信号的定义方法，类似于集成ic管脚的PINMAP。

一方面，背板引脚映射的设计必须着眼于高速接口信号的串扰操控(比如信号之间必须分开一个GND信号或者两个GND信号)；另一方面，一定要关心PCBLayout设计的完成情况(一般背板上的PCB布线一定要光滑，高速背板上的叠加层数一般都比较高。如果信号清晰度失真，PCB设计上的叠加层数将加倍)

电路原理图设计

背板的电路原理图设计相对简单，PINMAP可以根据自研工具软件的脚本立即转换成电路原理图。

5.PCB设计

早期的PCB设计工作做得很好

软件集成测试的整个过程需要很长时间。由于背板本身和每个硬件配置子控制模块都有插座，在不同的排列组合下会有很多检测场景，比如：交换子卡和业务流程子卡之间的通信，主控芯片子卡和业务流程子卡之间的通信，主控芯片子卡和整个设备子控制模块之间的通信。

整个商品设备的测试，如高低温测试、温度循环系统、可靠性测试等。还要求背板开发设计人员参与精确定位可靠性测试。