如何启动FPGA PCB Layout

在一代嵌入式工程师接受了Arduino和树莓派(Raspberry Pi)等平台的培训后，fpga现在又在嵌入式系统工程师中流行起来。物联网、5G、嵌入式AI等应用程序可以从fpga的可定制配置能力中大大受益。这些强大的组件带来了一系列难以克服的设计挑战

如果选择在PCB布局中包含FPGA，则需要一些布局规划步骤来确保成功的设计和制造。还需要将电路板结构与FPGA中实现的配置相匹配。在这篇文章中，我们将看看一些基于fpga系统的平面规划pcb的策略。这些设计要点包括信号完整性、电源完整性、EMC和可制造性。

如何使用FPGA布局

FPGA是一个可重新配置的处理器，它允许在硬件级别实现各种代码。FPGA中使用的逻辑架构允许开发人员实现完全自定义的逻辑，以及标准的数字接口。当今许多先进的计算和网络产品都是围绕在先进处理节点上制造的fpga构建的。一些例子包括100个GbE控制器、数据中心的AI加速器和边缘节点服务器等高级计算产品。

为了帮助确保FPGA可制造且易于布线，请确保在开始PCB布局时遵循几个重要步骤。

验证FPGA Footprint和Fanout

目前市场上的大多数fpga都是包装成小袋，因此在PCB足迹中将有一些重要的点要检查:

• 检查是否NSMD与SMD需要垫
• 根据球的间距确定是否需要狗骨扇出或插板
• 确定路线通道中轨迹的球间隙
• 利用前面的点来确定阻抗控制通道的适当层厚

pad Via-in-pad在这个BGA足迹中实现。

这些设计要点旨在确保成品板的可制造性。如果不加以考虑，这些点将会影响路由，而且没有人想要破坏一堆路由，因为他们忽略了在开始PCB布局之前检查间隙和跟踪宽度。PCB占用的相应设计任务是创建堆栈，但这应该基于FPGA中实例化的接口来完成。

选择“IP”，然后进行堆叠规划

fpga设计的一个重要部分是选择供应商IP在硅芯片中实现。FPGA IP是由组件制造商提供的，用于实现标准的数字接口或特定于应用程序的处理，这些处理没有预先封装在组件中。选择IP是在FPGA中定制可用I/O空间的第一步，以便组件更适合您的应用程序。

通常选择IP是为了将FPGA上的可用数字接口扩展到更大的数字，或者扩展到FPGA上可能不是标准的较不流行的接口。因为这些通常是高速数字接口，所以最好从阻抗要求开始，这样您就可以规划PCB堆叠。

下面展示了一个可以支持中等大小FPGA的6层PCB的堆叠示例。在这个堆栈中，我们是

请注意，信号层计数将取决于所需路由通道的数量，这将通过检查FPGA中的行/列对的数量以通常的方式确定BGA足迹．

计划你的路由通道

一旦确保内存占用符合DFM要求，并且确定了支持I/O银行和PWR/GND所需的层数，就该考虑规划路由通道了。围绕FPGA的布局规划有更多的自由，因为设备是可重构的，路由通道将部分由您在供应商开发工具中提供的引脚分配决定。

路由通道需要面向目标组件的最佳引脚分配。上面的例子显示了引脚分配如何影响到连接器的路由通道。［来源:节奏社区］

从上面的图片中，很容易推断出不正确的引脚分配将使路由变得更加困难。如果你发现你的路由将困难由于次优的引脚分配，使用销交换工具重新组织FPGA中的引脚和重新设计您的路由通道。

如果您已经确定FPGA PCB布局是您的系统的最佳路径，请确保您拥有最佳的设计、布局和路由实用工具快板PCB设计者从节奏．只有Cadence能提供最好的PCB设计与分析软件包括行业标准的CAD工具、强大的路由功能等等。节奏也FPGA系统平面规划和开发工具，以帮助确保FPGA设计成功。

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