信號(hào)完整性是指信號(hào)在通過一定距離的傳輸路徑后在特定接收端口相對指定發(fā)送端口信號(hào)的還原程度。在討論信號(hào)完整性設(shè)計(jì)的性能時(shí)，如果指定不同的收發(fā)參考端口，就要用不同的指標(biāo)來描述信號(hào)還原程度。通常情況下指定的收發(fā)參考端口是發(fā)送芯片輸出處及接收芯片輸入處的波形可測點(diǎn)，此時(shí)，主要使用上升/下降及保持時(shí)間等指標(biāo)來描述信號(hào)還原程度。當(dāng)指定的參考收發(fā)端口是信道編碼器輸入端及解碼器輸出端時(shí)，就要用誤碼率來描述信號(hào)還原程度。電源完整性是指系統(tǒng)供電電源在經(jīng)過一定的傳輸網(wǎng)絡(luò)后在指定器件端口相對該器件對工作電源要求的符合程度。同樣，對于同一系統(tǒng)中的同一個(gè)器件，如果指定的端口不同，那么對正常工作的電源要求也不同。通常情況下指定的器件參考端口是芯片電源及地連接引腳處的可測點(diǎn)，此時(shí)該芯片的手冊中應(yīng)給出該端口處的相應(yīng)指標(biāo)，常用的有紋波大小或電壓最大偏離范圍。 

一個(gè)典型背板信號(hào)傳輸?shù)南到y(tǒng)示意圖如圖1所示。本文中系統(tǒng)一詞包含信號(hào)傳輸所需的所有相關(guān)硬件及軟件，包括芯片、封裝與PCB板的物理結(jié)構(gòu)，電源及電源傳輸網(wǎng)絡(luò)，所有相關(guān)電路實(shí)現(xiàn)以及信號(hào)通信所需的協(xié)議等。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要硬件提供可制作的支撐及電信號(hào)有源/無源互聯(lián)結(jié)構(gòu)；需要軟件提供信號(hào)傳遞的傳輸協(xié)議以及數(shù)據(jù)內(nèi)容。但是，由于這些支撐與互聯(lián)結(jié)構(gòu)會(huì)對電信號(hào)的傳輸呈現(xiàn)出一定的頻率選擇性衰減，因此，會(huì)對信號(hào)及電源的完整性產(chǎn)生影響。同時(shí)，在相同的傳輸環(huán)境下，不同傳輸協(xié)議及不同數(shù)據(jù)內(nèi)容的表達(dá)方式具有不同的適應(yīng)能力，因此，需要進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際的傳輸環(huán)境來選擇或優(yōu)化可行的傳輸協(xié)議及數(shù)據(jù)內(nèi)容表達(dá)方式?！?nbsp;

　   圖1 背板信號(hào)傳輸?shù)南到y(tǒng)示意圖 

版圖完整性問題、分析與設(shè)計(jì) 

上述背板系統(tǒng)中的硬件支撐及無源互聯(lián)結(jié)構(gòu)基本上都在一種層疊平板結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)。這種層疊平板結(jié)構(gòu)可以由3類元素組成：正片結(jié)構(gòu)、負(fù)片結(jié)構(gòu)及通孔。正片結(jié)構(gòu)有時(shí)也被稱為信號(hào)層，該層上的走線大多為不同邏輯連接的信號(hào)線或離散的電源線，在制版光刻中所有的走線都會(huì)以相同圖形的方式出現(xiàn)；負(fù)片結(jié)構(gòu)有時(shí)也被稱為平面層(細(xì)分為電源平面層和地平面層)，該層上基本是相同邏輯的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)連接(通常是電源連接或地連接)，用大面積敷銅的方式實(shí)現(xiàn)，在光刻工藝中用相反圖形來表示；通孔用來進(jìn)行不同層之間的物理連接。目前的制造工藝中，芯片、封裝以及PCB板大多都是在類似結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)的。 

版圖完整性設(shè)計(jì)的目標(biāo)在于為系統(tǒng)提供足夠好的信號(hào)通路以及電源傳遞網(wǎng)絡(luò)。電流密度分布對于版圖完整性設(shè)計(jì)與分析有著重要的意義，這是因?yàn)殡娏髅芏瓤梢灾庇^地顯示信號(hào)的寄生耦合位置以及強(qiáng)度，從而幫助版圖調(diào)試者有針對性地采取耦合或解耦方案。 

對于信號(hào)完整性來說，首要任務(wù)是保證信號(hào)通路在一定負(fù)載情況下呈現(xiàn)良好的匹配狀況，同時(shí)避免寄生耦合改變已設(shè)計(jì)好的匹配狀況。利用電磁場仿真不但可以準(zhǔn)確地計(jì)算實(shí)際版圖結(jié)構(gòu)中信號(hào)通路的匹配狀況，也可以計(jì)算信號(hào)通路周圍結(jié)構(gòu)帶來的寄生耦合(如果周圍是信號(hào)線則通常被稱為串?dāng)_)，其強(qiáng)度可以直接表示為周圍走線或平面上感應(yīng)所產(chǎn)生的電流密度，從而有助于優(yōu)化版圖結(jié)構(gòu)。除改變線距外，改變周圍其它電磁回路環(huán)境也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸及串?dāng)_狀況的變化。比如，利用層與層之間的屏蔽可以改善原本放在頂層的走線信號(hào)傳輸或串?dāng)_性能。 

對于電源完整性來說，增加電源與地之間的容性耦合可以濾除電源中的交流波動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中，往往采取加解耦電容的方法。電流密度的動(dòng)態(tài)顯示可以幫助設(shè)計(jì)者直觀了解到電源網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象的原因。從而幫助設(shè)計(jì)者確定加解耦電容的最佳位置。