聊聊100Gbps信号的仿真
宣布时间：2025-03-17 14:58:13
高速先天生员--周伟
今年最先着实我们已经围绕100G的高速信号仿真写了多篇文章啦，，，，，2025年高速先生第一篇文章就是和这个相关：当DEEPSEEK被问到：怎样优化112GBPS信号过孔阻抗 ？？？？？，，，，，文章内里也先容了差别速率下长、短过孔阻抗的差别，，，，，以及差别板厚情形下，，，，，长、短过孔阻抗的误差还纷歧样。。。。。。今天我们照旧从仿真的角度出发，，，，，给各人先容一下哪些因素会影响100G以上信号，，，，，这样各人也就知道为什么说100G以上信号的仿真会较量耗时了。。。。。。
首先最大的影响因素照旧在过孔上，，，，，我们之前重复说过，，，，，高速信号的仿真着实大部分的时间都是在和过孔打交道，，，，，目的就是让过孔阻抗和线路的阻抗只管匹配。。。。。。但提及来简朴，，，，，要实现起来就没那么容易了。。。。。。
我们先来简朴看下几种差别高速差分过孔的基本结构吧，，，，，常见的差分过孔结构如下图所示。。。。。。
中心两个红色的孔为信号孔，，，，，双方玄色的为地孔，，，，，玄色椭圆形的圈为反焊盘，，，，，也就是圈内除了孔，，，，，所有层的铜皮都是被掏掉的，，，，，我们也叫禁布区；；； ；；；图中两个信号孔之间的距离为A，，，，，信号孔到旁边地孔的距离为B，，，，，反焊盘的直径为C，，，，，差分过孔的阻抗和A、B、C的数值相关，，，，，同时又和孔自己的孔径（我们又叫drill直径）及焊盘巨细相关。。。。。。除了和孔结构及尺寸等有关外，，，，，过孔阻抗还和板子（孔）的厚度，，，，，铜皮层数及介质质料有关，，，，，另外也和反焊盘的形状及巨细有关，，，，，好比下面尚有常见的狗骨头状及长方形状反焊盘结构。。。。。。
正是由于差分过孔的阻抗影响因素太多，，，，，现在还没有一个公认的差分过孔阻抗公式，，，，，以是过孔的阻抗就没法像走线那样可以通过软件来盘算，，，，，设计职员许多时间就只能靠履历、设计参考书等来做，，，，，但差别的信号阻抗标准也纷歧样，，，，，常见的有85ohm，，，，，90ohm，，，，，100ohm等，，，，，以是最终过孔和线路阻抗是否匹配也就不得而知，，，，，这个时间SI攻城狮就顺遂登场了。。。。。。是的，，，，，差分过孔阻抗没法盘算，，，，，可是可以通过3D仿真能模拟出来，，，，，我们把过孔对应的结构及尺寸搭配一定的质料特征，，，，，在3D仿真软件中建设起响应的模子，，，，，这样就可以算出来这个孔的无源特征，，，，，也能看到大致的阻抗情形。。。。。。若是阻抗差别大，，，，，我们就会对模子进一步优化，，，，，好比凭证差别的过孔距离，，，，，过孔长度等，，，，，修改差别的反焊盘形状或者尺寸，，，，，有时差别层还会有差别的要求。。。。。。
以上只是通例的一些要求，，，，，懂的都懂，，，，，但到了100Gbps以上速率的信号又会有什么纷歧样的要求呢 ？？？？？主要有下面几点：
1、同样的过孔及反焊盘形状和尺寸，，，，，长孔和短孔的过孔阻抗差别较大；；； ；；；如下图为50GHz下长孔和短孔的阻抗特征。。。。。。
2、统一个过孔，，，，，差别频率情形下感受到的过孔阻抗也有较大的差别；；； ；；；如下图为同样的过孔尺寸，，，，，划分在5GHz,25GHz和50GHz带宽的情形下看到的阻抗一ㄇ纷歧样的，，，，，频率越高，，，，，阻抗越低。。。。。。
3、频率越高，，，，，过孔stub的影响越大，，，，，也就是对stub越敏感，，，，，这个时间我们就要思量过孔最大留多长的stub能知足要求，，，，，同时也还要思量工厂的背钻加工能力。。。。。。从下图仿真效果来看，，，，，stub相差2mil过孔阻抗约相差1ohm。。。。。。
4、钻孔孔径对过孔的影响也在逐步加大，，，，，孔径越大，，，，，过孔阻抗越小。。。。。。
另外尚有孔间距的影响，，，，，100Gbps信号我们基本要看到50GHz的频率，，，，，在高频下这些影响因素会变得越发敏感，，，，，以是我们需要花更多的时间来调解这些参数，，，，，在25Gbps速率下，，，，，长孔和短孔用同样的尺寸参数影响不大，，，，，但到了100Gbps以上，，，，，差别层需要差别的过孔参数，，，，，这样就会多出更多的建模事情量。。。。。。
除了阻抗的评估，，，，，还需要举行串扰的评估，，，，，这是由于每个芯片关于信号的排列纷歧样，，，，，芯片的pin间距也纷歧样，，，，，以是每种情形都需要单独的举行评估，，，，，我们着实在过孔排列上也有单独的文章先容，，，，，各人可以看看下面这篇文章。。。。。。距离一样时，，，，，你们知道两对过孔怎么摆串扰最小吗（链接）
关于过孔仿真的先容，，，，，各人也可以看看前面我们写过的一些文章：
1、过孔的设计孔径是真的很主要，，，，，但高速先生也是真的不体贴
2、不是！让高速先生给个过孔优化计划就那么难吗 ？？？？？
3、当DeepSeek被问到：怎样优化112Gbps信号过孔阻抗 ？？？？？
总而言之就是100Gbps以上信号，，，，，由于差别的芯片/毗连器等pin排列及间距差别，，，，，关于过孔的优化方法也会千差万别，，，，，另外在高频下种种影响会更敏感，，，，，频率越高，，，，，所需要盘算的数据也越多，，，，，从而导致需要更多的时间来优化模子。。。。。。
除了过孔影响因素，，，，，尚有信号协议自己的要求也更严酷了（后面有时间我们再单独说说100Gbps信号的协议），，，，，由于要看到更高频率的数据，，，，，频率越高，，，，，质料的消耗特征变得没有那么线性了，，，，，高频会加剧消耗的转变，，，，，以是对证料选型和叠层设计也是一种磨练。。。。。。
