高速先生成（chéng）員-- 黃（huáng）剛

這到（dào）底是在描（miáo）述一種什麽（me）樣的設計場景呢？其實是（shì）我們在高速（sù）設計（jì）中一個很典型的case。一般來說，芯片到芯片（piàn）的高速鏈路中間都會有AC耦合電容，作用說了500多次了，這（zhè）裏就不重複了哈（hā）。由於AC耦合（hé）電容一般會放在靠近接收端，剛（gāng）好在（zài）這個區域（yù）會和另外一個方向來的高（gāo）速信（xìn）號進行（háng）匯集，所以我們經常會看到下麵這樣的電容和高速走線交匯的設計。

今天（tiān）要分析（xī）的就是它！AC耦（ǒu）合電容在表（biǎo）層，然後高速走線在L3層，中間L2層是地平麵的這種情況（kuàng）。那就回到（dào）了題目和摘要說的問題了，根據電磁場理論，電容在表（biǎo）層，走線在L3層，如果中間的L2層是個（gè）完整的參考平麵的（de）話，表層的電（diàn）容及走線和L3層的走線之間是（shì）不存在（zài）串擾的，因為電磁（cí）場沒有交集。

但是凡事都（dōu）不能（néng）往（wǎng）理想的情（qíng）況去想（xiǎng）。理論肯定是對的（de）嘛，關鍵重點是要L2層是個“完整（zhěng）”的參考（kǎo）平（píng）麵，什麽是完整呢？就像上麵那個電容的3D模型圖，L2層的平麵就是完整了（le）啊（ā），所以電容和走線就是沒（méi）串擾啊！但是串擾（rǎo）是沒了（le），隻不過讓電容鏈路的信號質量承擔了所有（yǒu）。

我們知道，電容結構（gòu）本身的焊盤比（bǐ）較寬（kuān），那麽阻（zǔ）抗如果參考L2層那麽（me）近的話，阻抗肯定是（shì）低的，就像上（shàng）麵這個模型一樣，如果（guǒ）隻參考L2層地（dì）平麵的話，阻抗隻有60歐姆（mǔ）左右（yòu）。對，你沒聽錯，100歐姆的差分，電容位置的阻抗隻有60歐姆！

那當然不行啊！這（zhè）樣反射很大，信號質量估（gū）計差到沒（méi）邊啦！所（suǒ）以我們針對電容結構（gòu）去優化的最（zuì）佳方（fāng）案就是（shì）挖空電（diàn）容下麵（miàn）的參考層，例如通過仿真給出以下的（de）一（yī）個反焊盤挖（wā）空方案，這（zhè）樣的話，電容結構（gòu）的阻抗就能做到（dào）90歐（ōu）姆以上（shàng）了！

完美！電容結構本身的信號質量優化得杠（gàng）杠的了！但是問題不就來了嘛，L2層由於挖空了地平麵，變成了不（bú）完整的平麵了，這樣的話表層的電容和L3層的走線就不是之前的沒串擾的狀態了哦。從下圖可以發（fā）現，表層的電容和（hé）L3層的走線就會通過L2層的這個挖空的區域產生電磁場（chǎng）的交集，也就是會有串擾產生了！

但是，在設（shè）計（jì）中，這（zhè）是個電容放置的密集區域，可能會有幾十對高速鏈（liàn）路，也（yě）就是並排（pái）放著幾十對（duì）電容（róng），L3層的高速線能挪開的（de）空間肯定（dìng）也不大。那我們前期去評估這種挖（wā）空case下電容和高速走線間的串擾量級就非常的有意義了，可以（yǐ）指導我們走線（xiàn）到底拉開多少距離能滿（mǎn）足串擾的要求。

以下動圖是走線在垂直方向上從近到遠拉開距離的設計（jì）過（guò）程：

那我們同步也去（qù）掃描仿真的結果，從0mil（也就是貼（tiē）著反焊盤邊緣（yuán））到拉開10mil垂直距離，串擾的變（biàn）化如下（xià）所示：

可以看到，要是走線（xiàn）貼著反焊盤邊（biān）緣時，對（duì）於25Gbps的高速信號，串擾隻有33dB，比較（jiào）不理想。然後每拉開（kāi）多（duō）2mil，串擾大概能改善5dB，是一（yī）個很不錯改善幅（fú）度。

這裏其實有2個問題是值得關注的（de），從信號質量的角度看，肯（kěn）定就是拉開的距離（lí）越遠，串擾的改善越明顯，但（dàn）是到底（dǐ）有沒（méi）有（yǒu）那麽多垂直空間給你拉開（kāi），這個要根據這個項（xiàng）目的空間密度來權衡了。另外一個方（fāng）麵，可能大家不（bú）一定想到，那就是加工層偏的影響。一（yī）般的板廠（chǎng）加工的層（céng）偏誤差都（dōu）會有4mil以上，尤其是高多層的情況下，這個值會更大。結合到（dào）我們今天講的這（zhè）個case，有可能你在設計中是拉開了4mil的距離，但是加工層偏又會導致你回到0mil的（de）串擾狀態（tài）。更極限（xiàn）的是，如果本身設計就是貼著反（fǎn）焊盤，也就是（shì）0mil的設計，那加工出（chū）來可能變成了-4mil，也就是走線之間到（dào）了反焊（hàn）盤區域裏麵了，這（zhè）樣（yàng）串擾就（jiù）更恐怖了。So。。。我們千萬不要忽視加工（gōng）誤差的影響，選擇一個好的板廠，能給大家承諾（nuò）最小的層偏誤差，這樣也（yě）能給大家的設計（jì）留出更多的裕量的哦（ò）！