i.MX 8M Mini布局/路由建议

1. 概述

本文档旨在帮助硬件工程师设计和测试i.MX 8M Mini系列处理器。文档提供了有关电路板布局和设计注意事项核对清单的示例，旨在确保首次成功，同时还提供了避免电路板启动问题的一些解决方案。

工程师应了解电路板布局和电路板硬件术语。

本指南随相关设备特定的硬件文档一起发布，如数据手册、参考手册、应用笔记等。所有这些文档均可从www.nxp.com/imx8mminievk获取。

1.1. 支持的器件

本文档支持i.MX 8M Mini（14 x 14 mm封装）。

1.2. 重要参考资料

本指南是对i.MX 8M Mini系列芯片参考手册和数据手册的补充。关于焊接期间的回流焊温度曲线和热限值信息，请参见《一般焊接温度工艺指南》（文档AN3300）。这些文档可从www.nxp.com/i.MX8MMINI获取。

1.3. 补充参考资料

1.3.1. 一般信息

下述文档介绍了Arm®处理器架构和计算架构。

• 有关Arm Cortex®-A35处理器的信息，请参见： www.arm.com/products/processors/cortex-a/cortex-a35-processor.php
• 有关Arm Cortex-A53处理器的信息，请参见： www.arm.com/products/processors/cortex-a/cortex-a53-processor.php
• 有关Arm Cortex-A72处理器的信息，请参见： www.arm.com/products/processors/cortex-a/cortex-a72-processor.php
• 有关Arm Cortex-M4F处理器的信息，请参见： www.arm.com/products/processors/cortex-m/cortex-m4-processor.php
• 计算机架构：定量方法（第4版）—作者：John L. Hennessy和David A. Patterson
• 计算机组成和设计：硬件/软件接口（第2版），作者：David A. Patterson和John L. Hennessy

 

下述文档介绍了高速电路板设计：

• 一举成功—高速PCB和系统设计实用手册—第1和2卷—作者：Lee W. Ritchey（出版社：Speeding Edge）—ISBN 0-9741936-0-72
• 信号和电源完整性分析（第2版）—作者：Eric Bogatin（出版社：Prentice Hall）—ISBN 0-13-703502-0
• 高速数字设计—黑魔书—作者：Howard W. Johnson和Martin Graham（出版社：Prentice Hall）—ISBN 0-13-395724-1
• 高速信号传播—高级黑魔书—作者：Howard W. Johnson和Martin Graham（出版社：Prentice Hall）—ISBN 0-13-084408-X
• 高速数字系统设计—互连理论和设计实践手册—作者：Hall、Hall和McCall（出版社：Wiley Interscience，2000年）—ISBN 0-36090-2
• 信号完整性问题和印刷电路板设计—作者：Doug Brooks（出版社：Prentice Hall）ISBN 0-13-141884-X

 

• PCB设计：在真实世界里的EMI控制—作者：Bruce R. Archambeault（克吕   韦尔学术出版集团）—ISBN 1-4020-7130-2
• 干扰规范的数字设计—EMI抑制实用手册—作者：David L. Terrell和R. Kenneth Keenan（出版社：Newnes Publishing）—ISBN 0-7506-7282-X
• 电磁兼容工程—作者：Henry Ott（第1版，出版社：John Wiley and Sons）—ISBN 0-471-85068-3
• 电磁兼容导论—作者：Clayton R. Paul（出版社：John Wiley and Sons）—ISBN 978-0-470-18930-6
• 仪器的接地和屏蔽技术—作者：Ralph Morrison（第5版，出版社：John Wiley and Sons）—ISBN 0-471-24518-6
• 产品设计中的EMC技术—作者：Tim Williams（出版社：Newnes Publishing）—ISBN 0-7506-2466-3

 

 

2.1. 简介

本章介绍如何协助设计工程师进行i.MX 8M Mini系统布局。

2.2. 基本设计建议

使用Allegro设计工具时，建议采用恩智浦创建的原理图符号和PCB尺寸。不使用Allegro工具时，则使用Allegro尺寸导出功能（许多工具都支持）。如果无法导出，则按照产品数据手册中的封装尺寸创建尺寸。

原生Allegro布局和Gerber文件可从www.nxp.com/imx8mminievk获取。

2.2.1. 放置去耦电容

将小去耦电容和较大的大容量电容放在PCB的底部。

0201或0402去耦电容和0603或较大的大容量电容应尽可能靠近电源通孔放置，距离应小于50 mil。其他大容量电容可靠近BGA通孔阵列边缘放置。将去耦电容靠近电源引脚放置，这对最小化电感和确保处理器的高速瞬态电流需求至关重要。所需去耦电容定位的示例可参见i.MX 8M Mini EVK布局。

以下列表介绍如何选择正确的去耦方案：

• 将最大容量的电容放置在预算和制造可支持的最小封装内。
• 对于高速旁路，选择所需电容和最小封装（例如：0.1 μF、0.22 μF、1.0 μF或2.2 μF电容采用0201封装尺寸）。
• 尽量缩短至小容量电容的走线长度（电感）。
• 串行电感可以消除电容。
• 通过通孔直接将电容连接至GND平面。
• 将电容靠近原理图中相关封装的电源引脚放置。
• EVK板设计首选的BGA电源去耦设计可从www.nxp.com/imx8mminievk获取。客户应使用恩智浦设计策略进行电源和去耦设计。

 

2.3. 层叠和制造建议

2.3.1. 层叠建议(i.MX 8M Mini)

由于14 mm x 14 mm封装中i.MX 8M Mini处理器上引脚的数量，建议至少采用8层PCB层叠。对于PCB上的8层，需要有足够数量的层专用于接通路由电源，以满足i.MX 8M Mini CPU供电轨2%的IR压降目标。

线宽限制将取决于许多因素，例如电路板叠层以及相关的电介质和铜厚度、所需阻抗和所需电流（用于电源走线）。层叠同时决定路由和间距限制。设计层叠和选择板材料时，请考虑以下要求：

• 电路板层叠对于高速信号质量至关重要。
• 需要预先计划关键走线的阻抗。
• 高速信号必须在相邻层上设有参考平面以最小化串扰。
• PCB材料：EVK上采用的材料为TU768。

 

2.3.2. 制造建议(i.MX 8M Mini)

由于i.MX 8M Mini处理器采用0.5mm间距BGA封装，PCB技术必须满足以下要求，以采用PTH（电镀通孔）充分扇出处理器的所有信号。

 

• 最小走线宽度：3.2mil
• 最小走线至走线/焊盘间距：3.2mil
• 最小通孔尺寸：8mil孔径，16mil焊盘直径
• 最小通孔焊盘至焊盘间距：4mil

图1显示了i.MX 8M Mini的参考路由，PTH可用于扇出，且无需HDI。

表18和表19显示了EVK层叠。CPU主板和BB板均采用8层的层叠。




參考資料:

NXP官網:

• https://www.nxp.com/docs/en/user-guide/IMX8MMEVKBHUG.pdf
• https://www.nxp.com/docs/en/quick-reference-guide/8MMINILPD4EVKBQSG.pdf
• https://www.nxp.com/webapp/Download?colCode=L5.4.24_2.1.0_LINUX_DOCS
• https://www.nxp.com/webapp/Download?colCode=8MMINILPD4-CPU2-DESIGNFILES
• https://www.nxp.com/webapp/Download?colCode=IMX8MMRM
• https://www.nxp.com/document/guide/get-started-with-the-i-mx-8m-mini-evk:GS-iMX-8M-Mini-EVK