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for BGA Devices
User Guide
UG1099 (v1.0) March 1, 2016
BGA Device Design Rules www.xilinx.com 3
UG1099 (v1.0) March 1, 2016
Table of Contents
Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Chapter 1: General BGA and PCB Layout Overview
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Pitch Size. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
BGA Landing Pads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Chapter 2: Layer Count Estimation and Optimization
Layer Count Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Layer Count Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Maximum Board Thickness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Chapter 3: Recommended Layout Dimensions within BGA Area for 1.0 mm Pitch
Devices
BGA Ball Pad and Via Dimensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Trace Widths Dimensions inside the BGA Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Trace Routing Between Vias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Sample Breakouts using Standard and Advanced Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Chapter 4: Recommended Layout Dimensions within BGA Area for 0.8 mm Pitch
Devices
BGA Ball Pad and Via Dimensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Trace Widths Dimensions inside BGA Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Trace Routing Between Vias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Sample Breakouts using Standard and Advanced PCB Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Chapter 5: Recommended Layout Dimensions within BGA Area for 0.5 mm Pitch
Devices
BGA Ball Pad and Via Dimensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Trace Widths Dimensions inside BGA Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Trace Routing Between Vias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Sample Breakout Using Advanced Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
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Chapter 6: Power Delivery to the FPGA
Appendix A: Additional Resources and Legal Notices
Xilinx Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Solution Centers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Please Read: Important Legal Notices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
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Chapter 1
General BGA and PCB Layout Overview
Introduction
Xilinx® UltraScale™ architecture, 7 series, and 6 series devices come in a variety of
packages that are designed for maximum performance and maximum flexibility. Three pitch
sizes are available for these packages: 1.0 mm, 0.8 mm, and 0.5 mm. In general, as the pitch
size decreases, the challenges for PCB routing increase as there is less room to route traces
and vias between package balls. This guide illustrates various methods for successful design
regardless of pitch size.
Note:
Throughout this guide, various specifications and estimates are given regarding PCB pricing,
costs, and technology. As PCB manufacturing technology is constantly advancing, it is highly advised
to consult with your PCB manufacturer to fully understand their capabilities regarding the
information presented here.
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