Co odlišuje desky plošných spojů RFSoC + GPU?

Výše uvedená deska kombinuje dvě náročné oblasti zpracování. RFSoC zvládá vysokorychlostní převod dat a programovatelné zpracování signálu, zatímco Jetson AGX Orin poskytuje akceleraci GPU pro výpočetně náročné úlohy. Mezi nimi jsou funkce paměti, úložiště, napájení, taktování a vysokorychlostní komunikace. Tato koncentrace ponechává menší volnost pro oddělení výroby a montáže od původních rozhodnutí o rozvržení.

Pro výrobu proto není důležitou otázkou jen to, zda deska plošných spojů projde kontrolou konstrukčních pravidel. Geometrie tras, referenční roviny, přechody mezi průchody, vzdálenosti součástek, rozložení mědi a tepelné cesty musí zůstat praktické i poté, co se z návrhu stane fyzická deska.

Klíčová hardwarová architektura platformy RFSoC

Platforma je navržena pro náročné aplikace, jako je zpracování radarových signálů, vysokorychlostní komunikace, inference umělé inteligence, výzkum elektronického boje, prototypování SDR a výzkum nebo výuka. Její architektura kombinuje širokopásmovou RF konverzi se zpracováním FPGA a akcelerací GPU, takže deska plošných spojů musí vyhovovat jak citlivým analogovým/RF cestám, tak hustým digitálním rozhraním.

RF sekce využívá architekturu 8T8R s deklarovanou izolací kanálů alespoň 60 dB a SFDR alespoň 55 dBc. Díky těmto hodnotám je fyzická struktura desky plošných spojů důležitá. Chování laminátu, geometrie mědi, kontinuita referenční roviny a přechody konektorů mohou ovlivnit chování vyrobené struktury v porovnání se zamýšleným návrhem.

Umístění rozhraní je součástí návrhu desky plošných spojů

Popisovaný čelní pohled je užitečný, protože ukazuje, že oblast externího rozhraní není jen souborem konektorů. Vysokorychlostní porty, jako je 100G QSFP28 a cesty související s PCIe, vyžadují řízené směrování do procesorových zařízení, zatímco rozhraní USB, Ethernet, DisplayPort, GPS a ladění také vyžadují praktický mechanický přístup.

Stejný princip platí pro ladicí rozhraní typu C s funkcemi USB-JTAG a UART. Konektor, který je elektricky správný, ale obtížně přístupný během testování nebo produkčního testování, může zpomalit celý proces validace. Umístění rozhraní by proto mělo být zkontrolováno spolu s jeho směrováním, omezeními krytu a přístupem k testování.

Pro projekty se srovnatelnými požadavky na rádiové frekvence a vysoké rychlosti může být služba výroby vysokofrekvenčních desek plošných spojů od společnosti Highleap relevantní, když se řízení impedance, výběr laminátu a integrita signálu stanou ústředními požadavky na výrobu.

Úvahy o výrobě desek plošných spojů pro vysokofrekvenční a vysokorychlostní signály

Pohled na zadní stranu desky dodává další důležitou součást výrobního procesu: deska plošných spojů musí splňovat požadované mechanické požadavky a zároveň poskytovat prostor pro uložení, směrování, uzemnění a přístup k montáži. To je obzvláště důležité, když jsou vysokorychlostní součástky umístěny na obou stranách relativně kompaktní desky.

Stack-up a řízená impedance

Fyzické rozměry zobrazené na obrázku desky představují pouze část výrobního omezení. U RF a vysokorychlostních sítí určuje výslednou impedanci šířka trasy, tloušťka mědi, tloušťka dielektrika a vlastnosti laminátu. Tyto hodnoty by měly být dohodnuty s výrobcem, spíše než aby byly předpokládány z obecného schématu.

Služby společnosti Highleap v oblasti výroby desek plošných spojů podporují sestavení desek s řízenou impedancí a vysokofrekvenčními obvody. Důležitou otázkou při výrobě je, zda skutečný výrobní systém dokáže konzistentně reprodukovat elektrické předpoklady použité při návrhu.

Zadní frézování, skladování a mechanická vůle

Oblast NVMe na zadní straně je dobrým příkladem toho, proč by se elektrická a mechanická revize měla provádět společně. Úložiště M.2 vyžaduje prostor pro konektory a moduly, montážní oporu a přístup pro montáž. Zároveň musí okolní měděné vodiče a trasy zachovat požadavky na napájení, uzemnění a vysokorychlostní signál.

Uvedený rozměr desky 245 × 165 mm a tloušťka 2.5 mm musí zůstat konzistentní s krytem, ​​montážními body a polohami konektorů. Před zveřejněním výrobních dat by měl být proveden kontrolní test výroby, který by potvrdil tyto mechanické reference.

Prostřednictvím struktur a zpětných VF cest

Každý průchod vytváří fyzický přechod. U vysokorychlostních nebo rádiových cest může průměr vrtáku, geometrie kontaktních plošek, rozměry protilehlých kontaktů a cesta zpětného proudu ovlivnit chování signálu. Stejné důležité jsou pro rádiové i vysokorychlostní přechody uzemnění a kontinuita referenční roviny.

Distribuce mědi a tepelné chování

Deska s RFSoC, GPU, DDR4 a několika vysokorychlostními rozhraními má také značné nároky na napájení a teplo. Rozvod mědi by se proto měl kontrolovat z hlediska proudové únosnosti, chování při dodávání energie, tepelných cest a výrobní vyváženosti, spíše než aby byl považován pouze za problém s trasováním.

Zvolte speciální procesy pouze tehdy, když je návrh vyžaduje

Složitá deska RFSoC nemusí automaticky vyžadovat HDI, exotické lamináty nebo keramickou konstrukci. Tyto procesy by měly být vybrány, pokud je odůvodňují hustota trasování, frekvence, tepelné chování nebo jiné ověřené požadavky. Výrobní proces by se měl řídit technickými požadavky, nikoli naopak.

Problémy s montáží desek plošných spojů pro součástky s vysokou hustotou

Pohled na desku plošných spojů z přední strany ukazuje, kde se výrobní rozhodnutí stávají problémem při montáži. RFSoC, GPU, paměť, napájecí zařízení, konektory a další komponenty jsou koncentrovány do omezeného prostoru, takže zbývá jen málo prostoru pro nekontrolované umístění nebo proces montáže, který nebyl naplánován s ohledem na rozvržení.

Umístění součástek nelze oddělit od integrity signálu

Na takové desce může přesunutí součástky za účelem zlepšení přístupu k sestavě změnit délku vysokorychlostního propojení, VF cestu, napájecí cestu nebo dostupnou tepelnou plochu. Umístění proto musí vyvážit přístup k sestavě s elektrickými požadavky původního návrhu.

BGA a jemná montáž

Kryty FPGA a procesorů koncentrují mnoho pájených spojů do malé plochy. Důležité jsou tisk pájecí pasty, přesnost umístění, profil přetavení a podpora desky. Protože mnoho spojů je skryto pod pouzdry BGA, je rentgenová kontrola důležitým doplňkem vizuální kontroly a augmentace (AI). Konstrukce nosičů RFSoC s hustými rozhraními procesorů a pamětí mohou sdílet požadavky na montáž s požadavky vícevrstvých desek serverové třídy a zároveň si zachovávají vlastní kritéria pro přijetí v rádiových frekvencích.

Služba osazování desek plošných spojů od společnosti Highleap podporuje SMT, osazování do otvorů a smíšenou technologií s AOI, rentgenovým a funkčním testováním. U hustých desek plošných spojů by měla být strategie kontroly dohodnuta před výrobou, spíše než přidána až po výskytu problému s montáží.

Tepelné a mechanické aspekty montáže

GPU a RFSoC nejsou jen vysoce hodnotné komponenty, ale také významně přispívají k tepelnému chování desky. Kvalita pájení, koplanarita součástek, tepelná rozhraní, chladič nebo mechanické uchycení a vzdálenosti mezi blízkými součástkami mohou ovlivnit hotovou sestavu.

Záležitosti dokumentace montáže

Kompletní kusovník, data pro umisťování, montážní výkres, informace o polaritě, speciální procesní poznámky a požadavky na testování dávají výrobnímu týmu mnohem jasnější výrobní cíl. U složité desky plošných spojů může nejasná dokumentace představovat větší výrobní riziko než samotná výzva k umístění.

Pokud je nutné, aby výroba, zajištění zdrojů součástek, SMT, montáž do otvorů a testování zůstaly koordinovány prostřednictvím NPI a výroby, může pracovní postup montáže desek plošných spojů na klíč omezit předávání úkolů dodavatelům.

Testování a validace před dodáním

Konečný vzhled desky by neměl být považován za důkaz, že je deska plošných spojů připravena, jen proto, že jsou všechny komponenty osazeny. Platforma s RF konverzí, zpracováním FPGA, GPU, DDR4, PCIe, optickými sítěmi a více externími rozhraními potřebuje testovací plán, který tyto funkce odráží.

Rozhraní typu C s funkcemi USB-JTAG a UART umožňuje otevírání a ladění desky. Při návrhu je třeba zvážit přístup k testovacím bodům, protože po výrobě je mnohem obtížnější změnit přístupnost konektorů, umístění sond a testovacích bodů.

Testování by mělo být také rozděleno do vhodných fází. AOI a rentgenové testování odpovídají na otázky týkající se sestavení desky; elektrické testování kontroluje základní konektivitu; JTAG/UART podporuje zapojení; a funkční nebo RF testování určuje, zda hotová deska splňuje zamýšlené systémové požadavky.

Pracovní postup pro montáž desek plošných spojů ve společnosti Highleap zahrnuje kontrolu DFM, ověřování součástek, inspekci a testování. U vysokorychlostní elektroniky může včasné definování přístupu k testům a požadavků na funkční testy výrazně zefektivnit validaci výroby.

Co je třeba zkontrolovat před odesláním vysokorychlostní desky plošných spojů do výroby

Před vydáním takové desky by si měl technický tým ověřit, zda výrobní balíček dostatečně jasně popisuje fyzické a elektrické požadavky pro opakovanou výrobu. Následující kontroly jsou užitečnější než pouhé dotazování, zda se soubory Gerber správně otevírají.

Doporučený balíček cenových nabídek

Pro smysluplné posouzení výroby poskytněte údaje o výrobě desek plošných spojů, schválené požadavky na uspořádání nebo impedanci, kusovník, soubor pro pick-and-place, montážní výkres a veškeré speciální požadavky na rádiové frekvence, testování nebo kontrolu. U desek s více vysokorychlostními rozhraními jsou příslušné výkonnostní požadavky obzvláště užitečné, protože pomáhají výrobnímu týmu posoudit fyzickou konstrukci s ohledem na zamýšlenou aplikaci.

Pokud je projekt stále ve fázi prototypu, Highleap také poskytuje podporu s prototypováním desek plošných spojů , aby bylo možné vyhodnotit výrobní proces před přechodem na větší výrobní množství.