布线密度和走线层数

层数越多，就可以把线间距布得越大，使路径选择更容易，而且减少了串扰问题的风险。遗憾的是，多层印刷电路板的费用与层的数字和表面面积的乘积成正比。使用层数越多，费用也就越高。

如果层数减少，必须使用更小的走线间距，那同样也将增加额外的费用。不仅如此，对于正好足够的走线间距，所冒的串扰风险太大。

决定一个板子需要的最少层数，靠的是经验和猜测相结合。

问题的核心是：在一个确定大小的线路板上，使用M层，布通N个连接，估算所需要的走线间距，知道了走线间距，就能知道板子费用，而且同时可以给出串扰模型。

走线间距由线路密度决定。关于线路密度，有个很有用的模型，称为RENT准则，是以推广它的IBM工程师的名字命名的。RENT注意到，大多数正方形板子，当分为四个象限时，一半接线在象限之间，一半接线在每个象限内部。进一步细分每个象限，显示出相同分布。关于在两个象限之间的走线，我们假设接线的长度平均起来等于象限之间 的间距，则接线的总平均等于板子边沿的3/8。

知道了线的平均长度和线的数目，可以计算出这些线使用任意走线间距时所占的总面积。下式给出了一个使用M层的固定大小的板子上走通N个连接所需的走线间距。

当然，如果我们还不其他一些关于布线需求的信息，例如大的总线或其他的结构，则应该使用它，如果没有其他信息。可以尝试使用RENT的思想，计算在一个板子上走线时所需的空间：

其中：N=连接的数目
      P平均=平均走线间距，IN
      X=板宽度，IN
      Y=板高度，IN
      M=走线的层数

举例来说，一个8IN*12IN的板子，在四个层面上共有800个走线连接。我们需要的走间距平均为0.132IN。

这意味着，如果板子几乎被双列直播的通孔所覆盖，几乎需要在每个引脚之间进行走线。

不要指望能占用引脚之间超过一半的空间。在上述例子中，我们应该使用更多的层，或者使用双倍走线路径。

对于通孔板，与由上式得出的平均间距和最小间距的需求完全不同，如果需要在引脚之间使用两倍或三倍的走线路径，应该从串扰的角度考虑决定所使用的最小间距。采用由上式得出平均间距，可以确定需要多少可用的走线路径。

表面贴装的板子比双列直播的板子的内层有更多可利用的走线空间。通孔的总数大致是相同的，但是表面贴装设计的通孔要小一些，因为集成电路的引脚不需要穿过它们。表面贴装的板子的内层，平均间距和最小间距可能是相近的。

在环氧树脂电路板的内层，引脚之间走四条线是可能的，但是这也可能引起严重的串扰问题。

在芯片间留出大的空间可以在板子上得到额外的走线空间，但是这需要更多的总面积。大多数的设计者会选择增加层数。

如果串扰成为必须考虑的问题，则要保证布线时只有当需要穿过引脚之间时才把走线推挤到一起，一旦它们走向下一个芯片，立刻把它们的展开，这需要许多手动高速，但是即使走线间隙的微小增加也会使串把减少。

带一些运气，我们也能找出适合的电路板走线层数，使其产生的串扰是可接受的，而且不需要太多费用。