長さマッチング

PCB設計における長さマッチングとは?

長さマッチングとは、信号が目的地に同時に到着するよう、特定の群に属するPCB配線の電気長を等しく、またはほぼ等しく揃える作業です。この手法は、並行データバス、DDRメモリインターフェース、そしてクロックやストローブに対してデータをサンプルするあらゆる同期方式に不可欠です。揃えるべき群の中で配線長が異なると、生じたタイミングスキューがセットアップ・ホールド時間の違反を招き、データの破損や動作周波数の低下につながります。

エンジニアは、短い配線に蛇行(サーペンタイン)の遅延構造を加え、物理的な始点と終点を変えずに電気長を伸ばすことで長さを揃えます。難しいのは、シグナルインテグリティを損なわずにこの構造を入れることです。折り返しが密すぎるサーペンタインは、インピーダンスの不連続や自己結合を生じさせます。整合の要件はインターフェースごとに異なり、DDR4のデータレーンは通常、対応するストローブに対して25ミル以内、PCIeの差動ペアは互いに数ミル以内で揃える必要があります。

手作業の調整なしの自動長さマッチング

手作業の長さマッチングは、高速PCBレイアウトで最も根気のいる作業の一つです。エンジニアはサーペンタイン構造を調整し、整合レポートを確かめ、配線の変更で釣り合いが崩れるたびに調整し直す作業に何時間も費やします。物理駆動型AIレイアウトツールは、生成の過程で長さマッチングの制約を守り、手作業のサーペンタイン調整なしにタイミング仕様を満たす配線群を作り出します。設計変更で再配線が必要になった場合も、自動エンジンが長さマッチングを全体として再最適化するため、手作業の高速レイアウトを時間のかかるものにしていた連鎖的な手戻りがなくなります。

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