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信號完整性仿真 > 當PCB設計工程師(shī)問DeepSeek:如何(hé)優化112Gbps信號過孔阻抗(kàng)?

當PCB設計工程師(shī)問(wèn)DeepSeek:如何優化112Gbps信號過孔阻抗?

發布時間:2025-02-10 16:52:12

當高速先生問DeepSeek如何優化112Gbps信號過孔(kǒng)阻抗時,得到的答案是這樣的(de)……

高速先生成員--薑傑(jié)

當高速先生問DeepSeek如何優化112Gbps信號過孔阻抗(kàng)時,得到的答案提綱是這樣的:

 

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不得不說(shuō),DeepSeek考慮還(hái)是比較全麵(miàn)的,從設計到板材,從仿真到測試,麵麵(miàn)俱到。

 

不過,DeepSeek的答案隻是一個參考,針對這個具體問題的回答,部分參數還有待(dài)商(shāng)榷(鑒於此(cǐ),上圖僅給出(chū)了答案要點,並未列出(chū)全部內容)。或許,正如網絡上(shàng)對當前AI工具的評價:“AI工具不是魔(mó)法棒,隻是使用者能力的放大器”。

 

 

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言歸正傳,本文就以Layout攻(gōng)城獅最關心的過孔反(fǎn)焊盤優化為切入點,展開說說。

有同學會問,為啥專講過孔反焊盤?

因為越來越多開始接觸112Gbps信號設(shè)計的Layout攻城獅氣憤的發現:同一個BGA(或者連接器),過孔的反焊盤優化方案可能會隨走線層麵的改變而變化,走線層麵越多,對(duì)應的優化方案種類也越多,以前的信號反焊盤哪來這麽多名(míng)堂?!

SI攻(gōng)城獅也很煩躁:要是能一種方(fāng)案全部搞定,誰願意建那麽多仿真模型?!

 

 

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其實(shí),要把這事說清楚(chǔ),還是得聊過孔阻抗。

高速先生前(qián)不久寫過一篇(piān)文章《不(bú)是!讓高(gāo)速先生給個過孔優化(huà)方案就那麽難(nán)嗎?》,介紹了差分信號過孔阻抗的影響因素。本案例為了簡化問題,減少了(le)變量,選擇同一(yī)BGA的差(chà)分信號過孔作為(wéi)研究對象,保證了板材、層疊、過孔尺寸、差分過孔及相(xiàng)鄰地過孔的分布條件(jiàn)相同,不同走線層(céng)麵改變的隻是過孔長度。同時,選擇長、短兩種(zhǒng)過孔(kǒng)作為仿真(zhēn)對象,差分信號走線特(tè)征阻抗控製93歐(ōu)姆。

一方麵,相同過孔對於不(bú)同速率的信號所表現的阻(zǔ)抗是(shì)不一樣的。速率差異越大,阻抗波動就越明(míng)顯。

比如,對於本(běn)案例(lì)中相同的(de)短過(guò)孔,112Gbps信號的過孔阻抗僅87.9歐姆,56Gbps信號的過孔阻抗90.5歐姆,10Gbps信號(hào)阻(zǔ)抗可以達到92.1歐姆。

 

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乍一看好像很神奇,細一想也沒那麽玄:關鍵就在於過孔本(běn)身存在寄生電容和(hé)寄生電感,容(róng)抗和感抗都隨頻率(lǜ)變化,因此過孔的阻抗也是一個頻變量,對於不(bú)同基頻的(de)信(xìn)號表現出不同(tóng)的阻抗也就不足(zú)為(wéi)奇了。

另一方麵,不同走線層麵的過孔對於(yú)同一信號(hào)速率的阻抗也是不(bú)一樣的,隻不過(guò)信號速率沒那麽高的時候,阻抗(kàng)差異相對較(jiào)小,所以可以采用同一(yī)種反焊盤優化方案,這也是Layout攻城獅熟悉的處理方式。

 

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本(běn)案例中(zhōng)長(zhǎng)、短兩種過孔采用同一種反焊盤方(fāng)案時,對於10Gbps信號,短過孔阻抗92.1歐姆,長過孔阻抗88.8歐姆,阻抗差(chà)異隻有(yǒu)3.3歐姆:

 

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同樣的情況,對於112Gbps信(xìn)號,短過孔阻(zǔ)抗(kàng)87.9歐姆,長(zhǎng)過孔阻抗79.3歐(ōu)姆,阻抗差異增加至(zhì)8.6歐姆。一種反焊盤優化方案顯然無法同時(shí)滿足需求(qiú)。

 

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因此,對於112Gbps信號,有時真不是SI攻城獅花樣多,不同長度的過孔確實需要進行(háng)針對性的反焊盤優化,方案大概率會隨走線層麵的改變而變化。

 

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需要說明的是,本案(àn)例中的長、短過孔都是容性占主導地位,阻抗偏低。對於一些板厚(hòu)較大的單板(bǎn),即便信號速率不是特別高,由於過孔長度差異懸殊,短孔呈容性,阻(zǔ)抗偏低,長(zhǎng)孔呈感(gǎn)性,阻抗偏高,相同反焊盤的長孔和短孔,阻抗差異也會大到(dào)難以(yǐ)接受。高速先生在另外一篇文章裏分享過感性長孔的阻抗(kàng)特點《鑽刀無忌,過孔莫愁》,在(zài)那個案例裏,信號速率隻有25Gbps,所以說,112Gbps也不是信號速(sù)率高低(dī)的絕(jué)對分界線(xiàn)。

隨著信(xìn)號速率和(hé)單板複雜度越來越(yuè)高,想要一(yī)舉多得用一種方案應對(duì)多種情況的可能性越來(lái)越小,幸運的(de)是,萬變不離其宗,優化的思(sī)路不會變。反(fǎn)焊(hàn)盤方(fāng)案能否兼容最好(hǎo)通過仿真驗證,如果非(fēi)要(yào)高速先生給出答案,那隻能是(shì):It depends

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