高速先生成員--孫（sūn）小兵

液冷是以液體作（zuò）為傳熱介質實現熱（rè）量傳遞的散熱技術，浸（jìn）沒式液（yè）冷是將（jiāng）電路板直接浸泡於（yú）絕緣冷卻液中，根據其工作模式又可分為單相循環與兩相相變兩種。常用冷卻液包含（hán）合（hé）成烴、矽油、氟化液等介電（diàn）絕緣材料，可在不造成電氣短路前提（tí）下完（wán）成散（sàn）熱換熱。相較於傳統風冷和冷板式液冷，浸沒式液冷換熱效率更（gèng）高，能夠承載（zǎi）單機櫃超高功耗，有效降低（dī）機房 PUE 值，改善設備溫度均（jun1）勻性，同時減少風扇噪聲與灰塵侵蝕，適配高密（mì）度算力部署需求。 

由於冷卻液（yè）材料性質不同於空（kōng）氣，將對高速信號的傳（chuán）輸帶來各類負麵的影響。一（yī）般冷卻液的介電常數DK高於空氣，從而會影響傳輸線的阻抗連續性。冷卻液的損耗因子DF對傳輸線的損耗也會有一定的惡（è）化影響。因此采用常規（guī）的傳輸線計算工具已經無法分析此類場景。 

使用仿（fǎng）真（zhēn）工具對微帶線建模，驗證環境介（jiè）電特性對傳輸線特性的影響，這裏冷卻液材料（liào）參數設定為DK=2.6，DF=0.05。根據仿真結果對比可知（zhī），在冷卻（què）液環境中，傳輸線的阻抗（kàng）將偏低5~6ohm，回（huí）波損耗明顯惡化，插入損耗在16GHz頻點位置從（cóng）-1.004dB增大到-1.384dB，損耗增（zēng）幅接近38%。對於一個臨界的高速鏈路係統而言，就需要關注這種損耗增大對係統裕量的影響。

對（duì）差分對過孔進行建模仿真驗證（zhèng），一對頂（dǐng）層到底（dǐ）層的換層孔，通過處理（lǐ）屏蔽掉了環境對表層線的阻抗影響。空（kōng）心孔並沒有（yǒu）做（zuò）綠油（yóu）塞孔的情況（kuàng）下，在空氣和冷卻液環境中的（de）差異主要是過孔中間填充物介質發生改（gǎi）變。由右圖TDR仿真（zhēn）結（jié）果對比可（kě）知，過孔在兩種環境下阻抗差異很小，在冷卻液環（huán）境下阻抗偏低不到1ohm。這主要是在高頻傳輸下，由於趨膚效應，信號（hào）主（zhǔ）要沿孔（kǒng）壁外側傳輸，而孔壁內側填充的冷卻（què）液對信號傳輸的影響很小。

針對表貼（tiē）連接器一（yī）般是通過對焊（hàn）盤正下方平麵挖空做隔層參考來優化阻抗。如結果中紅色曲線所（suǒ）示，經過優化後（hòu）阻抗曲線基本保持在85±2ohm範圍以內。但當外部環境更改為冷卻液後，除了表層線阻抗（kàng）降低外，焊盤位置的阻抗（kàng）下降趨勢更顯著，阻抗最低點從原來的84.3ohm下降到72.8ohm，下降幅度達11.5ohm，這主要是外部環境介電參數發生改變，焊盤之間的耦合加劇（jù）導致。回波損耗（hào）曲線明顯被惡（è）化，插入損耗曲線也（yě）出現明顯的抖（dǒu）動。 

AC耦合電容是高速鏈路常（cháng）見組成部分，該節點的阻抗優化也（yě）是高速鏈路（lù）設計的重要關注點。一般通過控製差分對電容*N/*P焊盤間距，以及（jí）焊盤正下方（fāng）平麵挖空做隔（gé）層參考等方式來（lái）優（yōu）化這個位置的阻抗。在空間（jiān）條件充（chōng）裕的情況下，AC電容位置的阻抗（kàng）可以優化到接近目（mù）標85ohm。但將外部環境調整為冷卻液時，該（gāi）位置的性能也將受到很大的影響，阻抗從83.7ohm下降到了74ohm，下降幅度接近10ohm，插入損耗曲線下降（jiàng）趨勢也很明顯，回波損耗曲線在16GHz頻段位置從-47dB惡化到-16.9dB。

結（jié）合以上的（de）仿真驗證對比情況，說明浸沒式液冷環境下，冷卻液替代空氣成為PCB外部（bù）環境材（cái）料，不僅會降低微帶線，包括連接器和AC耦合電容等表層器件焊盤（pán）的阻抗，導致回波損耗惡化。還會（huì）增大（dà）微帶線的損耗，這些都將會直接影響高速信號傳輸質量，引發（fā）信號完整（zhěng）性風險。因此在PCB設計階（jiē）段需結合冷卻液（yè）介電參數，對走線的線寬線（xiàn）距，鏈路的（de）阻抗進行預補償，以降低液冷環境帶來的電氣性能惡化。

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