I chip di grado industriale devono adattarsi ad ambienti difficili ed enfatizzare stabilità e affidabilità; i chip di grado consumer si concentrano sull'equilibrio tra prestazioni e costi e perseguono la miniaturizzazione e l'alta integrazione. Il loro layout e cablaggio PCB sono i seguenti:

1. Obiettivi di progettazione e affidabilità
Chip di grado industriale
Adattabilità ambientale: necessità di resistere a temperature estreme (-40°C a 85°C), alta umidità, vibrazioni e interferenze elettromagnetiche, e la durata di progettazione è superiore a 10 anni.
Standard di test: superare test rigorosi come cicli termici, test di umidità, vibrazioni e urti e seguire le specifiche del settore come IEC 60730.
Chip di grado consumer
Adattabilità ambientale: applicabile a temperature convenzionali (0°C a 70°C), con una durata di progettazione di 3-5 anni.
Standard di test: principalmente verifica funzionale e stress test, concentrandosi su prestazioni e compatibilità.

2. Selezione dei materiali
Chip di grado industriale
Substrato: utilizzare preferibilmente FR-4 ad alto valore Tg, substrato ceramico o poliimmide resistente alle alte temperature per migliorare la resistenza meccanica e la resistenza al calore.
Conducibilità termica: viene utilizzato un substrato in alluminio o un substrato ceramico per migliorare l'efficienza di dissipazione del calore in scenari ad alta potenza.
Chip di grado consumer
Substrato: principalmente FR-4 standard, alcuni prodotti di fascia alta utilizzano FR-4 ad alta conducibilità termica o film di grafene per ottimizzare la dissipazione del calore.
Orientato ai costi: la selezione dei materiali deve bilanciare prestazioni e costi per evitare un'eccessiva progettazione.

3. Strategia di cablaggio
Chip di grado industriale
Divisione regionale: separare rigorosamente le aree digitali, analogiche e dei segnali sensibili per ridurre le interferenze.
Segnali chiave: alimentazione, clock ad alta velocità, ecc. sono prioritari per il cablaggio e vengono utilizzate linee larghe e linee di alimentazione/massa radiali.
Progettazione anti-interferenza: vengono utilizzati trattamento di messa a terra, dispositivi di strozzatura ad alta frequenza e strati di schermatura multistrato per migliorare l'integrità del segnale.
Chip di grado consumer
Integrazione ad alta densità: vengono utilizzati angoli di 45° e cablaggio verticale tra gli strati per ottimizzare l'utilizzo dello spazio.
Corrispondenza di lunghezza uguale: i segnali ad alta velocità come DDR sono di uguale lunghezza tramite routing a serpentina per garantire la sincronizzazione temporale.
Design semplificato: le misure anti-interferenza sono relativamente di base e si basano sulle prestazioni del dispositivo stesso.

4. Progettazione termica
Chip di grado industriale
Struttura di dissipazione del calore: PCB con nucleo in metallo, fori di dissipazione del calore e tecnologia del ponte termico per garantire un funzionamento stabile a lungo termine.
Gestione termica: ottimizzare la struttura di impilamento, aumentare lo spessore del rame e l'area di dissipazione del calore ed evitare il surriscaldamento locale.
Chip di grado consumer
Design leggero e sottile: fare affidamento sulla dissipazione naturale del calore o su piccole ventole e utilizzare materiali di riempimento termico e film di grafene.
Limitazioni di spazio: la progettazione della dissipazione del calore è limitata dalle dimensioni del dispositivo e deve bilanciare prestazioni e volume.

5. Manutenibilità ed espandibilità
Chip di grado industriale
Design modulare: supporta slot di espansione standard e interfacce modulari per una facile manutenzione e aggiornamenti.
Fornitura a lungo termine: il design deve considerare un ciclo di vita di oltre 10 anni per garantire la sostituibilità dei componenti.
Chip di grado consumer
Priorità di integrazione: espandibilità limitata, supportando solo interfacce standard come USB e HDMI.
Iterazione rapida: ciclo di progettazione breve, concentrandosi sull'innovazione funzionale e sul controllo dei costi.

6. Costi e produzione
Chip di grado industriale
Costo più elevato: a causa di materiali speciali, test rigorosi e supporto del ciclo di vita lungo, il costo è significativamente più elevato rispetto al grado consumer.
Processo di produzione: il grado di automazione può essere basso e sono necessari processi personalizzati per soddisfare i requisiti di affidabilità.
Chip di grado consumer
Sensibilità ai costi: ridurre i costi attraverso la produzione su larga scala e la progettazione standardizzata e perseguire l'economicità.
Produzione efficiente: la linea di produzione ha un alto grado di automazione e risponde rapidamente alla domanda del mercato.