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不是!讓高速先生給個(gè)過孔優(yōu)化方案就那么難嗎?

edadoc ? 來源:edadoc ? 作者:edadoc ? 2025-01-21 08:50 ? 次閱讀

高速先生成員--黃剛

又是嶄新的一年哈,高速先生在總結(jié)去年一年的粉絲互動(dòng)問題時(shí),驚人的發(fā)現(xiàn)排在前列的問題就包括了差分過孔的優(yōu)化方法能不能大概給出來。當(dāng)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。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。在大家以前的觀念中,一個(gè)過孔哪怕是隨便設(shè)計(jì)一下,損耗頂多去到1-2db就已經(jīng)頂天了吧。在一條具體項(xiàng)目的芯片到芯片高速25Gbps鏈路中,只有收發(fā)兩個(gè)差分過孔和中間的傳輸線,你能想象過孔優(yōu)化好和沒優(yōu)化好的損耗差距有多大嗎?仿真結(jié)果絕對(duì)顛覆你們想象。

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對(duì),差分過孔不做優(yōu)化的話,整體鏈路的損耗去到接近20dB,如果認(rèn)真去優(yōu)化之后,損耗只有4個(gè)db,也就是兩個(gè)過孔優(yōu)化前后差了16個(gè)db!對(duì)比藍(lán)色的損耗協(xié)議來說,就是pass和fail的巨大區(qū)別。走線那么長才幾個(gè)db的損耗,沒想到一個(gè)小小的過孔能比走線損耗都大哦!

所以嘛,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(yōu)化方式。當(dāng)然這個(gè)要求本身情有可原,一點(diǎn)也不過分。畢竟過孔的影響就擺在那嘛。通過下面這個(gè)單端過孔的影響示意圖也能看到過孔的很多參數(shù)都會(huì)影響過孔性能。更何況的參數(shù)更多的差分過孔了。

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但是高速先生也是有苦衷的啊,平時(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆绞蕉纪扑]大家去做個(gè)仿真,真的不是故意體現(xiàn)我們的存在感哈!而是每個(gè)項(xiàng)目的過孔參數(shù)都不同,實(shí)在是沒法一概而論。下面高速先生用回答一個(gè)和我們合作多年的重要客戶同樣問題的例子來和大家解釋解釋下哈。

客戶拿出了他們找到的不知道哪一家的設(shè)計(jì)指導(dǎo)書,然后對(duì)高速先生說,你們能不能也出一個(gè)像他們一樣的過孔設(shè)計(jì)給行業(yè)用呢?高速先生拿到他們的關(guān)于過孔的指導(dǎo)圖看看,的確是有不錯(cuò)的約束。它們對(duì)差分過孔做了很多的約束,例如信號(hào)孔到地過孔的間距為35mil,過孔的孔徑為10mil,焊盤大小為22mil,甚至還規(guī)定了反焊盤為32mil的橢圓形反焊盤。

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這個(gè)客戶就拿著這個(gè)他們認(rèn)為可以直接照抄的過孔設(shè)計(jì)指導(dǎo)來找我們,問高速先生也能不能在行業(yè)內(nèi)去做這樣的普及。上面這個(gè)過孔設(shè)計(jì)指導(dǎo)乍眼一看好像所有參數(shù)的約束到了,但是真的是這樣嗎?高速先生就用這個(gè)模型來進(jìn)行建模仿真看看。按照它上面的約束參數(shù),建模就是這個(gè)樣子了。

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真的是什么參數(shù)都覆蓋了嗎?那你就太小看這對(duì)差分過孔了。高速先生在上面已經(jīng)約束很多基礎(chǔ)上再給大家挑幾個(gè)沒約束的參數(shù)來對(duì)比仿真下哈。

1. 板材的介電常數(shù)不同

如果這個(gè)設(shè)計(jì)用到不同級(jí)別的板材上時(shí),阻抗的差異有多大呢?假設(shè)用到了介電常數(shù)為4和3.5的兩種case上時(shí),通過仿真會(huì)發(fā)現(xiàn)阻抗的差異有5個(gè)歐姆之多,如下所示:

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2. 出線層不同

如果同樣的過孔在內(nèi)層的出線層不一樣時(shí),例如一個(gè)是靠很下層出線,stub比較短,另外一個(gè)是沒那么下層出線,stub稍長一點(diǎn),如下所示:

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那么從對(duì)比的仿真結(jié)果看,阻抗差異會(huì)達(dá)到10個(gè)歐姆之多。哪怕長點(diǎn)的stub有背鉆,我們之前的文章也有分享過,不同長度的層出線,過孔阻抗也會(huì)有不小的差異哈。

3. 差分過孔間距不同

仔細(xì)看給過來的過孔指導(dǎo),其實(shí)只約束了信號(hào)孔到地過孔的距離,但是沒對(duì)信號(hào)孔之間的距離做約束,那我們分別建一個(gè)信號(hào)孔距離35mil和40mil,其他參數(shù)均滿足指導(dǎo)圖的case做對(duì)比,如下所示:

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真沒想到吧,居然這樣也會(huì)有差異哦,從仿真結(jié)果看,也有超過3個(gè)歐姆的差異。

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4. 地平面多和少的區(qū)別

沒想到還有差異點(diǎn)吧,如果過孔長度一樣的情況下,中間層的地平面多一點(diǎn)和少一點(diǎn)也會(huì)有差異,如下所示:

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從仿真結(jié)果看,差異也有接近3個(gè)歐姆。

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還有其他點(diǎn)嗎?高速先生其實(shí)覺得還有,時(shí)間關(guān)系就不再一一去摳了。這下客戶也服氣了,哪怕已經(jīng)約束了很多參數(shù)了,其實(shí)還有另外更加隱蔽的參數(shù)沒在里面,然后這個(gè)沒考慮到的參數(shù)在不同的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中就有可能不同,那么導(dǎo)致過孔阻抗的差異從3到10歐姆不等,甚至更多。這個(gè)時(shí)候再回頭去看看所謂的過孔約束指導(dǎo),是不是感覺意義就不那么大了吧。

當(dāng)然粉絲們也不用灰心,需要知道速率越高過孔參數(shù)不同的影響就越大。如果你們的產(chǎn)品速率沒有很高的時(shí)候,例如10GHz以前,按照我司的大部分有高速經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)方法都問題不大,這個(gè)時(shí)候其實(shí)有不少裕量足以支撐你不用去仿真的。當(dāng)然速率上去了,如果大家深切的體會(huì)到了過孔的影響程度之后,我相信都不用高速先生推薦了,你們都會(huì)主動(dòng)向我們提仿真需求了哈。

問題:那大家又是怎么對(duì)高速過孔進(jìn)行設(shè)計(jì)的呢,有什么自己的方法和秘訣都可以分享下哈。

審核編輯 黃宇

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    過孔的設(shè)計(jì)孔徑是真的很重要,但高速先生也是真的不關(guān)心

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    的頭像 發(fā)表于 01-21 15:30 ?278次閱讀
    <b class='flag-5'>過孔</b>的設(shè)計(jì)孔徑是真的很重要,但<b class='flag-5'>高速</b><b class='flag-5'>先生</b>也是真的不關(guān)心

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    的頭像 發(fā)表于 05-20 17:26 ?494次閱讀
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