ANSYS BGA封装差分信号S参数提取策略

BGA的全称叫做“ball grid array”，或者叫“球柵网格阵列封装”。目前，绝大部分的intel移动CPU都使用了这种封装方式，例如intel所有以H、HQ、U、Y等结尾（包括但不限低压）的处理器。BGA可以是LGA、PGA的极端产物，和他们可以随意置换的特性不同，BGA一旦封装了，除非通过专业仪器，否则普通玩家根本不可能以正常的方式拆卸更换，但是因为是一次性做好的，因此BGA可以做的更矮，体积更小。

竞争激烈的移动市场迫使设计人员完成极具挑战性的目标：成本更低，但性能更好。芯片-封装-系统（CPS）协同分析作为重要突破手段之一。它旨在使移动AP系统设计人员能够发现并最大限度地减少通过优化每个芯片、封装和电路板级别而永远无法发现的过度设计。在数字接口速度不断提高的背景下，信号完整性（SI）分析成为确保 IC-封装-PCB 实现的必要条件。下边我们介绍ANSYS 针对BGA封装差分信号S参数的提取策略,即借助ANSYS 旗下的HFSS 3D Layout专业3D SI/PI分析工具，来分析BGA的SI问题。本次分析的两对差分信号如下图红色net: （RXDATA3+、RXDATA3和 RXDATA4+，RXDATA4-）

做任何仿真叠层信息的确认是第一步，主要确认叠层的材质、厚度和填充才材料：

为了节省计算机的计算资源，提升仿真效率，对关键的信号线进行裁剪，从而节省大量的时间和计算成本。在裁剪生成子设计，我们将在“user”层(non-stack)上绘制一个矩形，当然裁剪也支持多边形以及自扩展区域。此设计中的使用矩形裁剪一半后如下：

设定FCHIP和BGA的焊球的类型为cylinder，半径分别为0.075mm/0.33mm

生成后如下：

接着为差分对RXDATA3+、RXDATA3-、RXDATA4+、RXDATA4-添加如下八个端口：

添加操作如下：

求解设置，设置求解频率为2.5GHz，扫频范围为0-2.5 GHz。定义空气盒子其中水平和垂直方向扩展0.025，介质层水平不扩展。

求解后定义差分对如下：

查看其结果,可以发现两对插入损耗非常小，具体如下图：

回波损耗如下：

同样可以观察整个封装的电场强度分布：