一篇分析高速背板PCB设计流程的文章

《高速PCB设计的几个罪魁祸首》中提到了“高速背板和高速背板连接器”，那么高速背板是如何设计的呢？从开始到结束的设计步骤是什么，每个阶段的关键点是什么？现将案例分析总结如下。

高速背板设计流程

完整的高速背板设计流程，除了遵循IPD（产品集成开发设计）步骤外，具有一定的独特性，不同于一般的硬件配置 PCB模块开发流程主要是因为背板与产品硬件架构密切相关。除了系统中每个硬件模块是否存在信号接口外，还与整个设备机箱有关。结构设计也密不可分。

高速背板的设计流程主要包括以下几个设计阶段：

高速背板设计过程中各个阶段的重要内容

1. 重要技术论证

高速背板的设计除了背板PCBA的设计因素外，还必须注重整个系统的高速信号互连路由协议的设计。典型的高速信号路由协议请参考下图：

因此，必须及早做好充分的技术论证，包括：

① 集成icSerDes型号选择和高速信号驱动器能力验证（仿真仿真分析）也可以提供参考依据，但如果芯片SerDes有a 演示板 能够 检测 ，则更加强烈 推荐 检测 认证 )

②高速连接器的选型及认证（重点关注连接器的时域和频域指标值，是否可以考虑产品最高速度信号传输的特性系统，一般通过设计“连接器SI测试板”方法）

系统中其他子卡数量，如按键可互换子卡数量、主控芯片子卡数量、电源/制冷数量整机风扇模块等

②各控制模块与背板连接的插座连接器型号规格及总数

根据信号总数决定各模块接口连接器的实际选型

③与整个设备框架设计相关的建筑设计

子卡插槽间距、子卡结构导向设计、系统供电功率、系统热管设计等

3.总体设计方案

制定背板总体设计方案文件，明确设计完成方案，用于前期技术论证和硬件架构设计，同时进行高速信号路由协议的预仿真分析

4. PINMAP设计

此阶段已经进入背板的详细设计阶段。由于背板与产品系统中的各个硬件功能子模块都有信号接口，因此需要在接口连接器上定义所有接口信号的定义。既定定义，类似于芯片引脚的PINMAP

一方面，背板PINMAP设计必须注重高速接口信号的串扰控制（例如：信号必须用一个GND信号或两个GND信号隔开）；另一方面，必须关心PCBLayout设计的可行性（一般背板PCB必须走线平滑，高速背板上的overlay层数一般比较多，如果信号清晰度失真） ，PCB设计中的覆盖层数将增加一倍）

电路原理原理图设计

背板原理图设计比较简单，可以通过自研工具脚本创建，直接将PINMAP转换成原理图

5. PCB设计

前期的PCB设计工作已经做得很好了。背板PCB设计通常不太难完成。可以按照明确的路由标准进行连接。最重要的是系统电源的电源系统。载流能力有保证

6.UT检测

背板UT单元试卷重点关注背板高速信号通道的SI特性。此时连接器检测板将作为检测辅助工具

7.系统软件集成测试

整个系统集成测试的过程会比较长。由于背板本身和各个硬件子模块都有接口，在不同的排列和组合下会出现很多测试场景，比如交换子卡、业务流程等。子卡通信、主控芯片子卡与业务子卡之间的通信、主控芯片子卡与整个设备的子控制模块之间的通信等.

产品整个设备的测试，如高低温测试、温度循环、可靠性测试等，也需要背板开发设计人员参与，准确定位可靠性测试问题。