高速先（xiān）生成員-- 黃剛

 

又是嶄新的（de）一年哈，高速先生在（zài）總結去年一年的粉絲互動問（wèn）題時，驚人的發現排在前（qián）列的問題就包括了差分過孔的（de）優（yōu）化方法能不能大概（gài）給出來。當然，大家都知道，像傳輸線的阻抗板廠可以來保證，但是它們沒法保證過孔的阻抗（kàng）。隨著速率越來越高，過孔就變成了比傳輸線損耗更危險（xiǎn）的東西了（le）。在大家以（yǐ）前的觀念中，一個過孔哪怕是（shì）隨便設計一下，損耗頂多去到1-2db就已經頂（dǐng）天了吧。在一條具體項目的芯片到芯片高速25Gbps鏈路中，隻（zhī）有收發兩個差分過孔和中間的傳輸線，你能想（xiǎng）象過孔（kǒng）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想象。

 

 

對，差分過孔不做優化（huà）的話，整體鏈路的損耗去到接近20dB，如果認真去優化之後，損耗隻有4個db，也就是（shì）兩個過孔優化前後差了16個db！對比藍色的損耗協議（yì）來說，就是pass和fail的（de）巨大區別。走線那麽長才幾個db的損耗（hào），沒想到一個小（xiǎo）小的過孔能比走線損耗都大（dà）哦！

 

 

所（suǒ）以嘛，高速先生粉絲才每年都問我們能不能給一些通用的過孔優化方式。當然這個要求本身（shēn）情有可原，一點也不（bú）過分。畢竟過孔的影響就擺在那嘛。通過下麵（miàn）這個單端過孔的影響示意圖也能看到（dào）過孔的很多參數都會影響（xiǎng）過孔性（xìng）能。更何況的參數更多的差分過孔了。

 

 

但是高速先生也（yě）是有（yǒu）苦衷的啊，平時嚴謹的方式都推薦大家去做（zuò）個仿真，真的不是故意體現我（wǒ）們的存在感哈！而是每個（gè）項目的（de）過孔參數都不同，實在是（shì）沒法一概而論。下麵高速（sù）先生用回答一個和我們合作多年的重要客（kè）戶同樣問（wèn）題的例子（zǐ）來（lái）和大（dà）家解釋解釋下哈。

 

 

客戶拿出（chū）了他們找到的不知道哪一家（jiā）的設計指導（dǎo）書，然後對高速先生說，你們能不能也出一個（gè）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導圖看看，的確是有不錯的（de）約束。它們對差分過孔做了很多的約束，例如信號孔到地過孔的間距（jù）為35mil，過孔的孔徑為10mil，焊盤大小為22mil，甚至還規定了反焊（hàn）盤為32mil的橢圓形反焊盤。

 

 

這個客戶就拿著這個他們認為可以直接照抄的過孔設（shè）計指導來找我們，問高速（sù）先生也能不能在行業內去做這樣（yàng）的普及。上麵（miàn）這（zhè）個過孔設計指導乍眼一看好（hǎo）像所有參數的約束到了，但是（shì）真的是這樣嗎？高速（sù）先生就用這個模型來進行建模仿真看看。按照它上麵的約束參數（shù），建模（mó）就是這個樣子了。

 

 

真的是什麽參數都覆蓋了嗎？那你就太小看這對（duì）差分過孔了。高速先生在上麵（miàn）已經約束（shù）很多基礎（chǔ）上再給大家挑幾（jǐ）個沒約束的參數來對比仿真（zhēn）下哈。

1.         板材的介電常數不（bú）同

如果這個（gè）設計用到不同級別的板（bǎn）材上時（shí），阻抗的差異（yì）有多大呢？假設用到了介電常數為4和3.5的兩種case上時，通過仿真會發現阻抗的差異（yì）有5個歐姆之多，如下所示：

 

 

2.         出線層不同

如果（guǒ）同樣的過孔（kǒng）在內層的出線層不一樣時，例如一個是靠很（hěn）下層出線，stub比較短，另外一個是沒那麽下層出線，stub稍長一（yī）點，如下所（suǒ）示：

 

 

那麽從對比的仿真結果看，阻抗差（chà）異會（huì）達到10個（gè）歐姆之多。哪怕長點的stub有（yǒu）背鑽，我（wǒ）們之（zhī）前的文（wén）章也有（yǒu）分享過（guò），不同長度的層出線，過（guò）孔阻抗也（yě）會有（yǒu）不小的差異哈。

 

 

3.         差分過孔間距不同

仔細看給過來的過孔指導，其實隻約（yuē）束了信號孔到地過孔的距離，但是沒對信號孔之間的距離做約束，那我們分別建（jiàn）一個（gè）信號孔距離35mil和40mil，其他參數均滿足指導圖的（de）case做對比，如下所（suǒ）示：

 

 

 

真沒想到吧，居然這樣也會有差異（yì）哦，從仿真結果看，也（yě）有超過（guò）3個（gè）歐（ōu）姆的差（chà）異。

 

 

 

4.         地平麵多和少的區（qū）別

沒想到還（hái）有差異點吧，如果過孔長度一樣的情況下（xià），中間層的地平麵多一點（diǎn）和少一（yī）點也會（huì）有差異（yì），如下所示：

 

 

 

從仿真結（jié）果看，差異也有接近3個歐姆。

 

 

還有其（qí）他點嗎？高速先生其實覺得還有，時間（jiān）關係就不再一一去摳了。這下客戶也服氣（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（hòu）這（zhè）個沒考慮到的參數在不同的設計項目中就有可能不同，那（nà）麽導致過孔阻抗的差異從3到10歐姆不等（děng），甚至更多。這個時候再回頭去看看所謂的過孔約束指導（dǎo），是不是感覺（jiào）意（yì）義就不那麽（me）大（dà）了吧。

 

當然粉絲們也不用（yòng）灰心，需要（yào）知道速率越高過孔參（cān）數（shù）不同的影響就越大。如（rú）果你們的產品速率沒有很高的時候，例如10GHz以前，按照我司的（de）大（dà）部分有（yǒu）高速經驗的設計工程師的設計方法都（dōu）問題不大（dà），這個時候其實有不少裕量足以支（zhī）撐（chēng）你不用去仿真的。當然（rán）速率上去了，如果（guǒ）大家深切的體會到了過孔的影響程度之後，我相信都不用高速先（xiān）生推薦了，你們都會主動向我們提（tí）仿（fǎng）真需求了哈。