PCBInside

Component’s Pin Map

인터커넥션 구간에서 임피던스 불연속이 일어나는 구간은 드라이버 단, 리시버 단, 전송선 구간 중 트래이스의 변화가 발생하는 곳이다. 이 중에서 드라이버 단의 영향을 예를 들어 살펴보자. 예는 BGA 형태를 갖는 64핀 칩을 가정하자. 그리고 PCB 디자인을 할 때 레퍼런스를 그라운드만 설정한 것으로 가정하자.

이 칩은 전체 핀이 64 핀이고 그 중에서 신호는 56 핀, 파워 4 핀, 그라운드 4 핀으로 구성되어 있다. 그라운드 1 개 핀 당 14 핀의 신호에 대한 리턴 전류를 감당해야 한다. 적지 않은 수 이지만, 이것이 적정한 지 그렇지 않은 지는 신호의 transition time과 관련이 있으므로(즉 상대적이므로) 나쁘다고 단정지을 수는 없다. 어쨌든, 핀 맵을 보고 예상할 수 있는 것은 그라운드에서 가장 먼 신호 핀이 가장 나쁜 특성을 보일 가능성이 높다는 것이다. 그림에서는 각 모서리 4 부분 이다. 그림에서 빨간색 화살표 부분이 가장 먼 경우인데, 이 거리가 신호의 트랜지션 타임을 고려한 거리보다 길면 노이즈가 유발될 수 있다. 그러나 아마도 패키지 디자이너가 패키지를 디자인할 때 그렇게 만들지 않았을 것이다.

동일 패키지에서 그라운드 핀의 위치를 바꾸면 다른 신호 특성을 얻을 수 있다. 아래 그림은 그라운드 핀의 위치를 중앙에서 약간 바깥쪽으로 이동한 것이다. 그라운드 핀 차체에서 전류의 밀도는 같지만 전류가 핀 둘레에 기존보다 골고루 퍼진다. 그리고 그라운드 핀으로부터 가장 먼 신호 핀까지의 거리가 기존보다 줄어들어 가장 나쁜 신호의 특성을 좀 더 완화 시켜줄 수 있다. 또한, 파워 핀과의 거리가 가까워져서 파워 공급 측면에서의 디커플링 작업을 할 때 유리하게 작용할 수 있다.

FPGA처럼 신호 핀을 사용자가 임의로 ‘0’으로 고정시킬 수 있다면, 사용하지 않는 핀에 대해서 ‘0’으로 처리해주면(하드웨어와 프로그램 모두), 이 신호 핀에 대해서 가상적으로 그라운드 핀과 같은 효과를 낼 수 있다(아래 그림에서 빨간색 ‘G’ 표시). 그래서 리턴 전류를 분산시킬 수 있고 신호를 더 좋게 만들 수 있다.

보드 디자인 관점에서는 그라운드뿐만 아니라 파워에 대해서도 같이 레퍼런스로 활용하면 리턴 전류의 분산 효과로 신호의 특성을 더 좋게 할 수 있다.