Designer Insights: partielle HDI-Technik FPGA-Routing differentielle Signale
#1 Design einer FPGA-Baugruppe für Videosignale
👤 Zum Autor
Frank R., CID + FED Designer
📍 Deutschland
🎯 Schwerpunkt: Anspruchsvolle Layouts mit hoher Packungsdichte
„Signalqualität beginnt mit sauberen Lagenwechseln.“
📦 Projektüberblick
Konstruktion einer FPGA-Baugruppe für Videosignale
📏 Stark begrenzter Bauraum
⚡ Differenzielle High-Speed-Signale
📐 Präziser Längenausgleich der Leiterzüge erforderlich
⚙️ Technische Herausforderung
💡 Ziel:
Platzsparende Verdrahtung differentieller Videosignale ohne Rückbohrungen (Backdrilling) und ohne Kompromisse bei der Signalintegrität.
Rahmenbedingungen:
- Vias ohne Stub
- Via-Bereiche ausschließlich für aktive Signallagen genutzt
- Freie Lagen vollständig für Längenausgleich verfügbar
- Keine Einschränkungen durch durchgehende Vias anderer Ebenen
Entscheidender Layout-Ansatz:
Die schnellsten Signale wurden von der Außenlage auf die direkt darunterliegende Lage mit derselben Referenzfläche geführt.
✅ Vorteile:
- Wegfall einzelner GND-Stitching-Vias
- Zusätzlicher Routingraum gewonnen
- Viele Signale trotz begrenztem Bauraum mit Längenausgleich realisierbar
- Keine Rückbohrung (Backdrilling) erforderlich
Der geringe Platzbedarf der Microvias verhinderte zudem ein Auseinanderführen der differentiellen Paare – ein klarer Gewinn für die Signalintegrität.
🧩 Engineering-Strategie
🔬 Gezielter Einsatz von „HDI partiell“
- Microvias nur dort, wo sie echten Mehrwert bringen
- Keine unnötige HDI-Komplexität
- Maximale Flächeneffizienz bei kontrollierter Signalführung
Hohe Packungsdichte bei beherrschbarer Prozesskomplexität.
🏭 Beitrag von Eurocircuits
🚀 8-Lagen-Poolaufbau „HDI partiell“
- Nur begrenzter Zusatzaufwand auf einem Innencore
- Schnelle Musterfertigung
- Kosteneffiziente Realisierung
🔍 Design Review im PCB Visualizer
Während der Prüfung wurden:
- Abweichungen bei Padgrößen im BGA-Footprint erkannt
- Mit Referenzdaten abgeglichen
- Für CAD-Bibliothek und Projekt prozesssicher angepasst
👉 Ein potenzieller Serienfehler wurde frühzeitig eliminiert.
📊 Ergebnis & Nutzen
✅ Kostengünstige und schnelle Musterfertigung
✅ Definierte, stabile Signalführung
✅ Keine Rückbohrungen erforderlich
✅ Erste Version sofort erfolgreich in Betrieb
Strategischer Vorteil:
„HDI partiell“ eignet sich auch für die spätere Serie, da weniger Prozessschritte erforderlich sind als bei einer beidseitigen HDI-Lösung.
💬 Meinung des Designers
„Die Eurocircuits HDI-Lösung in Poolfertigung erlaubte uns, die gewünschten Projektkosten und -zeiten zu erreichen. Durch die Reviews im PCB Visualizer konnten wir die erste Version sofort erfolgreich in Betrieb nehmen.“
🎯 Engineering-Prinzipien aus diesem Projekt
💡 Microvias gezielt einsetzen – nicht flächendeckend.
HDI dort nutzen, wo es Routing-Dichte und Signalqualität wirklich verbessert.
💡 Lagenwechsel unter gleicher Referenzfläche planen.
Saubere Referenzführung spart Stitching-Vias und schafft wertvollen Platz für das Routing.
💡 „HDI partiell“ strategisch denken.
Oft reicht ein halber HDI, statt gleich die volle beidseitige HDI-Komplexität zu wählen.
💡 Footprints vor Produktionsfreigabe sauber verifizieren.
Bibliothek und Projekt müssen übereinstimmen, bevor es teuer wird.
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