高速先生成員--周偉

今年開始其實我們（men）已經（jīng）圍繞100G的高速信號仿真寫了多篇文章啦，2025年高（gāo）速（sù）先生第一篇文章就是和這個相關：當DEEPSEEK被問到：如何（hé）優化112GBPS信號過（guò）孔阻抗？，文章裏麵也介紹了不（bú）同速率下長、短過孔阻抗的差異，以及不同板厚情況下，長（zhǎng）、短（duǎn）過孔阻抗的偏（piān）差還不一樣。今天我們（men）還是從仿真的角度出發（fā），給大家介紹一下哪些因素會影響100G以上信號，這樣大（dà）家也就知道為什麽說100G以（yǐ）上信號的仿真會（huì）比較耗時了。

首先最（zuì）大的影（yǐng）響因素還是在過（guò）孔上，我們之前反複說過，高速信號的仿真其實大（dà）部分的時間都是在（zài）和過孔打（dǎ）交道，目的就（jiù）是讓過孔阻抗和線路的阻抗盡量匹配。但說起來簡（jiǎn）單，要實現起來就沒那麽容易了。

我們先來簡單看下幾種（zhǒng）不同高速差分過孔的基本結構（gòu）吧，常見的差分過孔結構如下（xià）圖所示。

中間兩個紅色（sè）的孔為信號孔（kǒng），兩邊黑色的為地（dì）孔，黑色橢圓形的圈為反焊盤，也就是圈（quān）內除了孔，所有（yǒu）層的銅皮都是（shì）被掏掉的，我們也叫禁布區；圖中兩個信號（hào）孔之間的距離為A，信號孔到旁（páng）邊地孔的距離為B，反焊盤的（de）直徑為C，差分過孔的阻抗（kàng）和A、B、C的數值相關，同時又和孔本身的孔（kǒng）徑（我們又叫drill直徑）及焊盤大小相關。除了和孔結構及尺寸等有關外，過孔阻抗還（hái）和板（bǎn）子（zǐ）（孔）的厚度，銅皮層數及介質材料有關，另外也和反（fǎn）焊盤的形狀及大小有關，比（bǐ）如下麵還有常見的狗骨頭狀及長方形狀反（fǎn）焊盤結構。

正是因為差分（fèn）過孔的阻抗影響因素太多，目前還沒有一個（gè）公認（rèn）的差分過孔阻抗公式，所以過孔的阻抗就沒法像走（zǒu）線那樣可以通（tōng）過軟件來計算，設計人員很多（duō）時（shí）候就隻能靠經驗、設（shè）計參考書等（děng）來做，但不同的信號阻抗標準也不一樣，常見的有85ohm，90ohm，100ohm等（děng），所以最終過孔和線路阻抗（kàng）是否匹配也就不得而知（zhī），這個（gè）時候SI攻（gōng）城獅就順利登場了。是的（de），差分過孔阻抗（kàng）沒法計算（suàn），但是可以通過3D仿（fǎng）真能模擬出來，我們把過孔對應的結構及尺寸搭配一定的材料特性，在3D仿真軟件中建立（lì）起相應的模型（xíng），這樣（yàng）就可以（yǐ）算出（chū）來這個孔的無源特性，也能看（kàn）到（dào）大致的阻抗情況。如果阻抗差異大，我們就會對模型進一步優化，比如根據不同的過孔距離，過孔長度等，修改不同的反焊盤形狀或者尺寸，有時不同（tóng）層還會有不同（tóng）的要求。

以上隻是（shì）常規（guī）的一些要（yào）求，懂的都懂，但到了100Gbps以上速率的信號又會有什麽不一樣（yàng）的（de）要（yào）求（qiú）呢（ne）？主（zhǔ）要有下麵幾點：

1、同樣的過孔及（jí）反（fǎn）焊盤形狀和尺寸，長孔和短孔的過孔阻抗差異較大；如下圖為50GHz下長孔和短孔的（de）阻（zǔ）抗特性。

2、同一個過孔，不同（tóng）頻率情況下感受到的（de）過孔阻（zǔ）抗也有較大的（de）差異；如下圖為（wéi）同樣的過孔尺寸，分別在5GHz,25GHz和50GHz帶寬的情況下看到的阻抗也是不一樣的，頻率越高，阻抗越低。

3、頻率越高（gāo），過孔stub的影響越（yuè）大，也（yě）就是對stub越敏感，這個時候我們就（jiù）要考慮過孔最（zuì）大留（liú）多長的stub能滿足要求，同時也還要考慮工廠的背鑽加工能力。從下圖仿真結果來看，stub相差2mil過孔阻抗約相差1ohm。

4、鑽孔孔徑（jìng）對（duì）過孔的影響也在逐步加大，孔徑越大，過孔阻抗越小（xiǎo）。

另外還有孔間距的影響，100Gbps信號我們基本要看到50GHz的頻率，在高頻下這些（xiē）影響因素（sù）會變得更加敏感，所以我（wǒ）們需要（yào）花更多的時間來調整這些參數，在（zài）25Gbps速率下，長孔和短孔用同樣的尺寸參數影響不大，但到了（le）100Gbps以上，不同層需要不同的過孔（kǒng）參數，這樣就會多出（chū）更多的建（jiàn）模工作量（liàng）。

除（chú）了阻抗的評（píng）估，還需要進行串擾（rǎo）的評估，這是因為每個芯片對於信號的排列不（bú）一樣，芯片的pin間距也不一樣，所以每種情況都需要單獨的進行評估（gū），我們其實在（zài）過孔排列上也有（yǒu）單（dān）獨的文章介紹，大家可以看看下麵這篇（piān）文章。距離一樣時，你們知道兩（liǎng）對過孔怎麽擺串擾最小嗎（鏈接）

關於過孔仿真的介紹，大家也（yě）可以看看（kàn）前（qián）麵我們寫過的一些文章：

1、過（guò）孔的設計孔徑（jìng）是真的很重要，但高速先生也是真的不關（guān）心

2、不是！讓高速（sù）先生給個過孔優化方案就那（nà）麽難嗎？

3、當DeepSeek被問到：如何優化112Gbps信號過（guò）孔阻抗？

總而言之就（jiù）是100Gbps以上（shàng）信號，由於不同的芯片/連接（jiē）器等pin排列及間距不同，對於過孔的優化方式也會千差萬別，另外在高頻下各種影響會更敏感，頻率越（yuè）高，所需要計算的數據也越多，從而導致需要更多的時間來優化模型。

除了過孔影響因素，還有信號協（xié）議本身的要求也更嚴格了（le）（後麵有時間（jiān）我們再單獨說說100Gbps信號的協議），因為要（yào）看到更高頻率的數（shù）據，頻率越高，材料的損耗特性變（biàn）得沒有那麽線性了，高頻（pín）會加劇損耗的變化（huà），所以對材料選型和疊層設計也是一（yī）種考驗。