[ PCB ] " Stack up / Layer count 구하는 방법 "

PCB Stack up  / Layer count 구하는 방법 및 관련 자료

 

PCB stackup / Layer는 무엇을 기준으로 구하는가?

PCB design / Schematic 에서 가장 많은 신호를 사용하는 칩 또는 커넥터를 기준으로 layer count ( signal layer ) 계산하여 정한다.

 

대표적 신호가 많은 칩은 " CPU / MCU / FPGA " 등이다.

때로는 " I/O connector ( 100 Pin 이상 또는 Circular connector )" 기준으로 결정한다.

 

대표적으로 FPGA를 기준으로 Intel과 AMD 자료를 통해서 구하는 방법을 말해보겠다.

 

Intel FPGA (  BGA package ) 

 

1) Signal의 row / column  ( 행과 열 ) 깊이 계산한다. 

2) 깊이 / 2로 나눈 다음 반올림하며  signal layers 값이 나온다.

*  단 전원 및 GND는 제외한 Signal을 계산한다.

 

ex) 그림을 참고하여 계산.

Signal : 13 deep  / 2 = 6.5 반올림 = 7  // 즉 signal layers =  7  

단 고속신호 같은 경우 노이즈의 취약하기 때문에 / signal layer 1개 당  GND layer 1개씩 한쌍으로 layer count를 정한다.  signal layers =  7   일 때  / layer count : 14이다.

BGA I/O Signal Depth

Intel PCB Stackup Design - Sinal Layers

::  FPGA stackup

사진 및 자료 출처: PCB Stackup Design Considerations for Intel® FPGAs

(https://www.intel.com/content/www/us/en/docs/programmable/683883/current/signal-layers.html)

 

AMD FPGA (  BGA package ) 

 

1)  Layer 은 Signals / ( Routing Chanels X  Routes per Channal)이다.

 

 60 / ( 36 * 1 ) = 1.666 = 반올림 = 2 // 즉 signal layers =  2

단 고속신호 같은 경우 노이즈의 취약하기 때문에 / signal layer 1개 당  GND layer 1개씩 한쌍으로 layer count를 정한다.  signal layers =  2   일 때  / layer count : 4이다.

 

Signals: 전체 핀 수 100 *60 % = 60 핀 

* 핀 수를 선정 시 실제 사용하는 핀의 1.3 배로 선정하는 것이 좋다.

 ( AMD에서 Xilinx® FPGA, MPSoC/RFSOC 및 ACAP의 경우, 신호의 양은 BGA 볼의 수의 약 60%입니다. 나머지 40%는 대부분 비아를 통해 자체 전용 평면으로 직접 라우팅 되는 전원 및 접지 신호입니다. )

 

Routing Channels ( pin ) :  한편의 채널 * 네 변

 ex)  ( 한변 10 채널 - 1) X  4 = ( 10 - 1 ) X 4 = 36 

( BGA 패키지 정사각형 배열)

Routing Channels

Routes par Channel: Pin 1 개에서 나오는 신호수 

( 보편적으로  PIn 1 개에서 1개의 신호를 연결합니다.)

 

Layer Count Estimation and Optimization (  Layer 수 추정 및 최적화 )

 

사진 및 자료 출처: Recommended Design Rules and Strategies for BGA Devices User Guide (UG1099)

(https://docs.xilinx.com/r/en-US/ug1099-bga-device-design-rules/Layer-Count-Estimation-and-Optimization)

 

 

마무리 

 

위의 방법을 통해서는signal에 대한 layer count  구하는 방법을 소개했다.

Stack up 자료를 요청할 때는 전원(VCC)과 GND  layer까지 포함하여 자료를 요청해야 된다.

또한 설계 시 만약의 경우가 있기에 IC를 선정 시 사용하는 핀 수의 1.3배를 하여 선정하는 것을 추천한다.