Designer Insights: partielle HDI-Technik FPGA-Routing differentielle Signale

Author: Frank R., CID + FED Designer /
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#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

Image of the front view of a FPGA module for video signals.

⚙️ 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.

Image of HDI inner layer 6,7,8
Innenverdrahtung im HDI-Bereich Lagen 6-7-8 (grün-violett-blau)

📊 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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