高速先生成員--周偉

今年開始其實我（wǒ）們（men）已經圍繞100G的高（gāo）速信號仿真寫了多篇文章啦（lā），2025年高速先生第一篇文章就是和這個相關：當DEEPSEEK被問到：如何優化112GBPS信（xìn）號過孔阻抗？，文（wén）章（zhāng）裏（lǐ）麵也介紹了不同速率下長、短過孔阻抗的（de）差異，以及不同板厚情況下（xià），長、短過孔阻抗的偏差還（hái）不一（yī）樣。今天我們還是從仿真的角度出發（fā），給（gěi）大家介紹一下哪（nǎ）些因素會影響（xiǎng）100G以上信號，這樣大家（jiā）也就（jiù）知（zhī）道（dào）為什麽說100G以上信號的仿真會比（bǐ）較耗時了。

首先最大的（de）影響因素還是在過孔上（shàng），我們之前反複說過，高速（sù）信號的仿真其實大部分的時間都是在和過孔打交道（dào），目（mù）的就是讓過孔阻（zǔ）抗（kàng）和線路的（de）阻抗盡量匹配。但說起來簡單，要實現起來就沒那麽容易了。

我們先來簡單看下幾種不同高速差分過孔（kǒng）的基本結構吧，常見的（de）差分過孔結構如下圖所示。

中間兩個紅色的孔為信號孔，兩邊黑色（sè）的為地孔，黑色橢圓形的（de）圈為反（fǎn）焊盤，也就是圈內（nèi）除了孔，所有（yǒu）層的銅皮都是被掏掉（diào）的，我們也叫禁布區；圖中兩（liǎng）個信號孔之間的（de）距離為A，信號孔到（dào）旁邊地孔（kǒng）的距（jù）離為B，反焊盤的直徑為C，差分過孔的阻抗和A、B、C的數值相關，同時又和孔本身的孔徑（我們又叫drill直徑）及焊盤大（dà）小相關。除（chú）了和（hé）孔結構（gòu）及尺（chǐ）寸等有關外，過孔阻（zǔ）抗還和板子（孔）的厚度，銅皮層數及（jí）介質材（cái）料有（yǒu）關，另外（wài）也和（hé）反焊盤的形狀及大小有關，比如下麵還有常見的狗骨頭狀（zhuàng）及長方形狀反焊盤結構。

正是因為差分過孔的阻抗影響因素太多，目前還沒有一個公認的差（chà）分過（guò）孔阻抗（kàng）公式，所以過孔的阻抗就沒法像走線那樣可以通過軟件來計算（suàn），設計人員很多時候就隻能（néng）靠經驗、設計參考書等來做，但不同的信號阻抗標準也不一樣，常見的有85ohm，90ohm，100ohm等，所以最終過孔和線路（lù）阻抗是否匹配也（yě）就不得而知，這（zhè）個時候SI攻城獅就（jiù）順利登場了。是（shì）的，差（chà）分過孔阻抗沒法計算，但是可以通過3D仿真能（néng）模擬出來（lái），我們把過孔對應的（de）結構及尺寸搭配一定的材料特性，在3D仿真軟（ruǎn）件中建立起相應的模（mó）型，這樣就可以算出來這個孔的無源特性，也能看到大致的阻抗情況。如果阻抗差異大（dà），我們就會對模型進一步（bù）優化，比如根據不同的過孔（kǒng）距離，過孔長度等，修（xiū）改不同的反焊盤形狀或者尺寸，有時不同層還會有不同（tóng）的要求。

以上隻是（shì）常規的一些要求（qiú），懂的都懂，但到了100Gbps以上速率的信（xìn）號（hào）又會有什（shí）麽不一樣（yàng）的要求呢？主要有下麵幾點：

1、同樣的過孔及反焊盤形狀和尺寸（cùn），長孔和短孔的過孔阻（zǔ）抗差異較（jiào）大；如下圖為50GHz下長孔和短孔的阻抗特性。

2、同一個過孔，不同頻率情況（kuàng）下感（gǎn）受到的過孔阻抗（kàng）也有較大的差異；如（rú）下圖為同樣的過孔尺寸，分別在5GHz,25GHz和50GHz帶寬的情況下看到的阻抗也（yě）是不一樣的，頻（pín）率越高，阻抗越低。

3、頻率越高，過孔stub的影響越大，也就是對stub越敏感，這個時（shí）候我（wǒ）們就要考慮過孔最大留多長的stub能滿足要（yào）求，同時也還要考慮工廠的背鑽加工能力。從（cóng）下（xià）圖仿真（zhēn）結果來看，stub相差2mil過孔阻抗約相差（chà）1ohm。

4、鑽孔孔徑對過孔的（de）影響也在逐步加大，孔徑越大（dà），過孔阻抗越小。

另外還有孔（kǒng）間（jiān）距的影響（xiǎng），100Gbps信號我們基本要看到50GHz的頻率，在高頻下這些影響因素會變得更加敏感，所以（yǐ）我們需要花更（gèng）多（duō）的時間來調整這些參（cān）數，在25Gbps速率下，長孔和短孔用同樣的尺寸參數影響不大，但到了100Gbps以上，不同層需要不（bú）同的過（guò）孔參數，這樣就會（huì）多出更多的建模工作量。

除了阻（zǔ）抗的評估，還需要進行串擾的評估，這是因為每個芯片對於信號的排列不一樣，芯片（piàn）的pin間距也不一樣，所（suǒ）以每種情況（kuàng）都需要單獨的進行評估，我（wǒ）們其實在過孔排列上也有單獨的文章介紹，大家可以看看下麵這篇文章。距離一樣時，你們知道兩對過孔怎麽擺串（chuàn）擾最小嗎（鏈接）

關於過孔仿真的（de）介紹，大家也可以看看前（qián）麵（miàn）我們寫過的一些（xiē）文章：

1、過孔的設計孔徑是真的很重要，但高（gāo）速先生也是真的不關心

2、不是！讓高速先生給個過孔優化方案（àn）就那麽難嗎？

3、當DeepSeek被問（wèn）到：如何優化112Gbps信號過孔阻抗？

總而（ér）言之就是（shì）100Gbps以（yǐ）上信號，由（yóu）於不同的芯片/連接器等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（xià）各種影響會更敏感（gǎn），頻率越高，所需（xū）要計算的數據也越多，從而導致需要更多的時間來優（yōu）化（huà）模（mó）型（xíng）。

除了過孔影響因素（sù），還有信號協議本身的要求也（yě）更嚴格了（後麵有時間我們再單獨（dú）說說100Gbps信號的協（xié）議），因為要看到更高（gāo）頻（pín）率的數據（jù），頻率越高，材料的損耗特性變得沒有那麽線性了，高頻會加劇損耗的變化，所以對材料選型和疊層設計也是一種考驗。