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2012.02.18

EZ-USB FX3の評価ボードを作ります

Cypressから出た新しいデバイス「EZ-USB FX3」の評価ボードを作ります。

EZ-USB FX3は、USB3.0 SuperSpeedに対応したターゲットを作ることができるデバイスで、中にARM9が入っているという凄い石です。

外部インタフェースは32bit/100MHzの速度が出せて、400MB/sというUSB3.0 SuperSpeedの理想値を出せるのではないかと期待しています。

というわけで、その評価基板を設計しています。

Fx3_1

このボードはEZ-USB FX3を中心として、電源や、SPI ROM、I2C ROMなどが乗っています。また、万能基板スペースがあるので、拡張が容易です。さらに、特電Spartan-6ボードを乗せることができるコネクタが乗っています。

そのため、EZ-USB FX3+Spartan-6という組み合わせですぐに実験ができるというボードになる予定です。

Cypress自身や、某大手FPGA代理店もEZ-USB FX3とFPGAを組み合わせたボードを開発しているようですが、メザニンコネクタだったり、狭ピッチの表面実装コネクタだったりして、手っ取り早く使うわけにはいきません。
やはり、万能基板で実験できるようでないと、本当に使いやすいボードとはいえないと思います。

だから、私は、万能基板の2.54mmピッチにこだわりをもっています

出来上がりのイメージはこんな感じ。サイズは90mm×90mmです。
Fx3_2

ところで、このEZ-USB FX3の石って、BGAなのですが、すごくピン配置が扱いにくいのです。
まず、0.8mmピッチという時点で、デザインルールが1.27mmでは作れません。0.100mmになってします。(つまり基板の単価が高くなる)

そして、BGAの内側を容赦なく信号に使っています。内側は電源にしてくれればいいものを、そういう配慮は一切なしです。そのため、4層でいきたいところだったのですが、絶対に6層以上は必要になります。

結局、BGAの内側にある配線をひっぱりだしてこなければならないので、配線のスペースが馬鹿になりません。

IC自体のサイズは10mm×10mmで小さいていいのですがその2倍以上の配線領域を必要とします。この小ささを活かすにはインナービアやパッドオンビアといった高価な基板を使わなければならないでしょう。USBはコストを重視したコンシューマ向けのインタフェース規格なのに、デバイスのパッケージが扱いにくくて基板が高くなるのでは
、本末転倒です。サイズが多少大きくてもいいから、1.0mmピッチのBGAにしたり、内側のパッドを抜いたBGAのパッケージも選べるようにしてほしかったです。

Fx3_3

あと、L1の角は5つのGNDがデバイスの外周を占領していて、第1層から外に配線を引き出せないとか。BGAのピン配置がまずくて、USB3.0のコネクタにつなぐ配線で、SSRX+とSSRX-をクロスしてしまうとか。(Cypressの評価ボードではSSRX+のところにSSRX-をつないでいる。USB3.0はPCIeみたいに極性反転可能?)

まぁ、BGAのピン配置が大変だったけど、なんとか頑張ることで配線を引き出すことはできました。
あとは難しい部分はなさそうなので、サクサクすすむでしょう。

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