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28Gbpsシリアル伝送の実機検証
実装部品のEOL（生産中止）を確認するサービス（PaRASol＜パラソル＞）のご提案
2018年1月30日（火）～2月1日（木）、アメリカ、カリフォルニア州、サンタクララのコンベンションセンターでDesignCon 2018が開催されました。
10Gbpsを超える信号伝送のあるプリント配線板を開発する際、設計段階でシミュレーションを行い、伝送線路や半導体補正機能の条件を決定する。この手法の妥当性検証を目的として、16Gbpsシリアル伝送が可能な実装ボードを用い、ケーブル経由時の16Gbps伝送にて半導体の補正機能を変化させてシミュレーションと比較した。その結果、シミュレーションでも、補正機能の適用による受信波形の変化や合否判定を概して行えることが確認できた。
信号層の空きスペースを利用し、電源パターンとGNDパターンが対向した部位を設けることによって、層数を増やすことなく幅広い周波数でノイズ対策できることを検証することができた。
リターンパス不連続により放射ノイズが増加することがありますが、スルホールなどでリターンパスを確保することでノイズの低減が可能です。一方で、差動信号伝送の場合は、ペアとなる配線がリターン経パスとなるため、特に設計上の対策は不要となります。
高速シリアル伝送対応設計として、反射の抑制や伝送損失の低減、ノイズ抑制を前提とした設計が必要です。また、リターンロス規格が存在するSDIインタフェースなどにおいては、シミュレーションを活用した基板設計が必須と考えられます。
プリント基板のファインパターン化要求が高まっており、直接描画による露光精度の向上と、ハーフエッチングおよびドライフィルムエッチングの薄膜化によるエッチング精度の向上により、最小ライン幅30μm、最小ライン間隙30μmでのプリント基板製造が可能となっています。
プリント基板の高密度・高多層化として、貫通基板での多層基板製造技術とビルドアップ基板での製造技術を合わせ持っています。いずれも高密度と高信頼性の両立が可能です。
RITAエレクトロニクス株式会社にて製造するプリント配線板の設計及びフィルム、加工データの作成に際し、製造仕様に合致したデータとすることを目的として、設計標準仕様書を提供しています。
雑音端子電圧の規格合致が製品開発上の1つの問題となっている。実測とシミュレーションの相関を検証したところ、シミュレータが出力するSパラメータの信頼性は高くSsd21・S21解析により電源レイアウトの最適化が可能といえる。
データ通信速度の飛躍的な高速化にともない、伝送線路のインピーダンスの整合と損失を小さくする必要がある。伝送線路にビアを含む場合、特性改善方法としてはビアスタブを除去するバックﾄドリル工法が有効である。
半導体の高速化に伴い、消費電力が増加し、その発熱問題が危惧されているが、プリント基板に熱流体シミュレーターを用いることで、プリント基板のパターン設計段階で熱解析が実施でき、その結果による設計変更など最適化する事ができる。
高速な信号入出力のある半導体デバイスを適切に機能させ、伝送波形やリターンロスの仕様に合致させるためには、伝送線路の損失を小さくする必要がある。伝送線路がある程度長い場合には、比誘電率（εr）と誘電正接（tanδ）の値が小さい材料を使うのが、伝送損失を小さくすることに有効である。
高速メモリーインタフェースの波形シミュレーション用にはHSPICEモデルではなくIBISモデルを提供される場合が多い。IBISモデルはHSPICEにやや劣るが、トポロジー検討や妥当性確認では、使用に問題無いレベルである。
部品や基板配線上の制約により半導体電源ピンの近傍に十分なバイパスコンデンサが配置できない場合、電源層・グラウンド層に対向するようにGND層・電源層を追加して、プリント基板の内部に容量を形成することで、放射ノイズを低減することが出来る。
クロストークとはどのような現象かに対し、結合による影響度の違い、遠端クロストークと近端クロストークの違い、振幅への影響と遅延時間への影響、内層と外層の違いについての実験結果をまとめた。
パターン設計データのネットワーク解析（Sパラメータ）を取得し、LSIの電源モデルと組み合わせることで、Z11、Z21を解析することができます。それにより対策部品の検討や電源形状の最適化が可能です。
DDR3インタフェースは従来のDDR2より高速（Max2133Mbps）になっており、トポロジーの検証に加えて、タイミングも考慮しなくてはいけません。プレーシミュレーションおよびポストシミュレーションをパターン設計に組み入れることにより、適切な設計仕様を決めることができます。
高密度実装化に向けた基板の製造に、低圧力オートクレーブ方式真空プレス機の積層技術を活用し、そり、ねじれの少ない高品質のプリント配線板を提供します。
高密度基板の製造に必要不可欠な小径加工技術に前向きに取り組み、自社検証を繰り返し、高品質の商品を提供します。
部品実装部位において、配線パターン幅よりもパッドの幅が広くなると、その特性インピーダンスは局所的に低下すること、およびこの対策として実装パッド直下の内層プレーンに抜きを設けると、特性インピーダンスの低下を抑制できることを確認しました。
スルーホールのインダクタンス、キャパシタンスを算出することで、スルーホールのインピーダンスを制御することが可能であることを示しました。高周波特性が良い高価な材料や特殊部品を使用することなく信号品質を確保することができます。
