高速先生成員-- 黃剛

 

又是嶄新的一年哈，高速先生（shēng）在總結去年一年的粉絲互動問題時，驚人的發現排在前列的問題就（jiù）包（bāo）括了差分過孔的（de）優化方法能不能大概給出來。當然，大家都知道，像傳輸線的阻抗板廠可以（yǐ）來保證，但是它們沒法保證過孔的阻（zǔ）抗。隨著速率越來越高，過孔就變成（chéng）了（le）比傳輸線損耗更危險的東西了。在大家以前的觀念中，一個過孔哪怕是隨便（biàn）設計一下，損耗頂多去到1-2db就已經頂天了吧（ba）。在一條具體項（xiàng）目的芯片到芯片（piàn）高速25Gbps鏈路中，隻有收發兩個差分過孔和中間的傳輸線，你能想象過孔優化好和沒優化好的損耗差距有多大嗎（ma）？仿真結果絕對顛覆你們（men）想象。

 

 

對，差分過孔不做優化的話，整體鏈路的損耗（hào）去到（dào）接近20dB，如果認真去優化之後，損耗隻有（yǒu）4個db，也就是兩個（gè）過孔優化（huà）前後差（chà）了16個db！對（duì）比藍色的損耗協議來說，就是pass和fail的巨大區別。走線那麽長才幾個db的損耗，沒想到一個小小的過孔能比走線損耗（hào）都大哦！

 

 

所以嘛，高速（sù）先生粉絲才（cái）每年都問（wèn）我們能不能給一些通用的過孔優化（huà）方式。當（dāng）然這個要求本身情有（yǒu）可原，一（yī）點也不過分。畢竟過（guò）孔的影響就擺在那嘛。通過下（xià）麵這個單端過孔的影（yǐng）響示意圖也能看到過孔的很多參數都會影響過孔性能。更何況的參數更（gèng）多的差（chà）分過孔了。

 

 

但是高速先生（shēng）也是有苦衷的啊，平時嚴謹的方式都推薦大家（jiā）去做個仿真，真的不是故意體現我們的存在（zài）感哈！而是每個項目的過孔參數（shù）都不同，實（shí）在是沒法一（yī）概而論。下麵高速先生用回答一個和我（wǒ）們合作多年的重要客（kè）戶同樣問（wèn）題的例子來和大家（jiā）解釋解釋下哈。

 

 

客戶拿出（chū）了他們找到的不知道哪一家（jiā）的設計指導書，然後對高速先生說，你們能不能也出一個像他們一樣的過孔設計給行業用呢？高速先生拿到他們的關於過孔的指（zhǐ）導（dǎo）圖看看，的確是有不錯的約束。它們對差（chà）分（fèn）過孔做了很多的約束，例如信（xìn）號孔（kǒng）到地過孔的間距為35mil，過孔（kǒng）的孔徑為10mil，焊盤大小為22mil，甚至還規（guī）定了反焊盤為32mil的橢圓（yuán）形反（fǎn）焊盤。

 

 

這個客戶就拿著（zhe）這個他們認為可以直接照抄的過孔設計指導（dǎo）來找我（wǒ）們，問高速先（xiān）生也能不能在行業內去做這樣（yàng）的普及。上麵這個過孔設計指導乍眼一看好像所有參數的約束到了，但是真的是這樣嗎？高速先生就用這個模（mó）型來進行建模仿真看看。按照它上麵的約束參數，建模就是這個樣（yàng）子了。

 

 

真的是（shì）什麽（me）參數（shù）都覆蓋了（le）嗎？那你就太小看這對差分過孔了。高（gāo）速先生（shēng）在上麵已經約束很多基礎上再給大（dà）家挑幾個（gè）沒約束的參數來對比仿真下哈。

1.         板材的介（jiè）電常（cháng）數不同

如果這個設計用到不同級別的板材上時，阻抗的（de）差異有多（duō）大呢？假設用到了介電常數（shù）為4和3.5的兩種case上時，通過仿真會發現阻抗的差異有5個歐姆之多，如下所示：

 

 

2.         出線層不同

如果同樣的過孔在內層的出線層不一樣時，例如一個是靠很下層出線，stub比較（jiào）短，另外（wài）一個是沒那麽下層出線，stub稍長一點（diǎn），如（rú）下所示：

 

 

那麽從對比的仿真結果看，阻抗差異會（huì）達到10個歐姆之多。哪怕長點的stub有背鑽，我（wǒ）們之前的文章也（yě）有分享過，不同（tóng）長度的（de）層出線，過孔阻抗（kàng）也會有不小（xiǎo）的差（chà）異（yì）哈。

 

 

3.         差分（fèn）過（guò）孔間距不同

仔（zǎi）細看給過來的過孔（kǒng）指（zhǐ）導，其實隻約束（shù）了信號孔到地過孔的距離，但是沒（méi）對信號孔之間（jiān）的距離做約束（shù），那我們分（fèn）別建一個信號（hào）孔距離35mil和40mil，其他參數均滿（mǎn）足指導圖的case做對比，如下（xià）所（suǒ）示：

 

 

 

真沒想（xiǎng）到吧，居然這樣也會有差異哦（ò），從仿真結果（guǒ）看，也有超過3個歐姆的差異。

 

 

 

4.         地平麵多（duō）和少的區別

沒想到還有差異點（diǎn）吧，如果（guǒ）過孔長度一樣的（de）情況下，中間層的地平麵多一點和少一（yī）點也會有差異，如（rú）下所示：

 

 

 

從仿真結果看，差異也（yě）有接近（jìn）3個歐姆。

 

 

還有其他點嗎？高速（sù）先（xiān）生其實覺得還（hái）有，時間關係就不再一一去摳了。這下客戶（hù）也服氣（qì）了，哪怕已經約束了很多參數了，其實還有另外更加隱蔽的參數沒在裏麵，然後這個沒考慮到的參數在（zài）不同的設計項目中就有可能不同，那（nà）麽導致過孔阻（zǔ）抗的差異從3到10歐姆不等，甚（shèn）至更（gèng）多。這個（gè）時候（hòu）再回頭去看（kàn）看所謂的過孔約束指導，是（shì）不是感覺意義就不那麽大了吧。

 

當然粉絲們也不用灰心，需要知道速率越高過孔參數不同的影響就越大（dà）。如果你們的產品（pǐn）速率沒有很高的時候，例如10GHz以前，按照我司的大（dà）部分有高（gāo）速經驗的設計（jì）工程師的設計方法都（dōu）問題不大，這個時候其實有不（bú）少裕量足以支撐你不用（yòng）去仿真（zhēn）的。當然速率上去了，如（rú）果大家深切的體會到了過孔（kǒng）的影響程度（dù）之後，我相信都不用高速先生（shēng）推薦了，你們都會主動向我們提仿（fǎng）真需（xū）求了哈。