信号匹配的等长与等时

在产品的设计过程中，等长匹配是需要关注的一项工作。串行信号常见的规则为+/-5mil，有的资料会给出＜1ps的匹配要求。并行信号的规则就比较复杂一点。下面以常见的DDR为例，来进行相关的说明。

在芯片设计规范中，会给出很多相关信息，作为系统端设计的相关规范，关于等长匹配部分，我们需要关注的信息：

信号最大线长的要求：

关注最大线长，是因为layout工程师进行等长匹配的时候，一般以最长且不可缩短的线为基准，以此来进行等长匹配的工作，如果最大线长已经超过相关标准，就需要移动相关器件重新布局来解决问题，当然，这是一种特殊情况。

长度匹配的要求：

一个通道之间的长度匹配要求：

在等长匹配的工作中，有一个误区，就是以为长度差符合要求就可以了。下面还是以DDR并行信号为例，来解释说明一下为什么等长匹配不仅仅是等长。

DDR单端常见的阻抗为40 ohm，表层相关的叠层信息如下图所示：

本例中，为了方便计算，介电常数设为4，信号的速率大约为6in/ns，计算得出时延是167 ps/in，而软件给出的时延是148 ps/in ，相关信息如下图所示：

为了保证对比性和直观性，还是将介电常数设为4，内层信号层阻抗还是40 ohm，相关信息如下：

软件给出内层的是时延是169 ps/in：

同样介电常数为4，delay延迟的数据是不同的，表层为148 ps/in，内层为169 ps/in，这说明信号在表层和内层的传输速率是不一样的，即使在表层和内层的长度完全一致，还是存在传输时延。

为了直观体现信号等长但时延差别的情况，搭建相关的电路来进行仿真验证，相关电路如下：

仿真得出的曲线如下：

本例取设计规范给出的最大长度5000 mil，波形可以看出即使长度匹配一样，由于信号走线层数不同，造成信号延迟的不同，竟然相差0.12 ns，以6in/ns的经验数值得出，长度匹配差值竟然达到720 mil。

实际上，等长的匹配是为了等时。芯片设计规范给出的是具体长度要求，这是因为这样可以让layout工程师在设计工作中更直观了解要求，物理规则更符合常规操作。

我们在考虑等长匹配的时候，更应该考虑的是等时，除了文中所说的线号走线层面的问题，还有玻纤效应引起的skew的问题，也是需要注意的。

等长就是为了等时，这是长度匹配的最终目的。当然，随着速率提高，要求越来越严，为了满足等时的要求，也就有了动态匹配的规则，这个要求需要参考相关的设计规范。