當PCB設計工程師問DeepSeek:如(rú)何優(yōu)化112Gbps信號過孔阻(zǔ)抗?
發布時間:2025-02-10 16:52:12
高速先生成員--薑傑
當高速先生問DeepSeek如何優化112Gbps信號過孔阻抗時,得到的答案提綱(gāng)是這樣的:

不得不說,DeepSeek考慮還是比較全麵的,從設計到板材,從仿真到測試,麵麵(miàn)俱到。
不(bú)過,DeepSeek的答案(àn)隻是一個參考(kǎo),針對這個具體問題的回(huí)答,部分參(cān)數還有待商榷(鑒於此,上圖僅給出了答案要(yào)點,並未列出全部內容(róng))。或許,正如網絡上對當前(qián)AI工具的評價:“AI工具不是魔法(fǎ)棒,隻是使用者能力的放大器”。

言歸正傳,本文就以Layout攻城獅最關心的過孔反焊盤優化為切入點(diǎn),展開說(shuō)說。
有同(tóng)學會問,為啥專講過孔反焊盤?
因為越來越多開始接觸112Gbps信號設計的Layout攻城獅氣憤的發現:同一個BGA(或者連接器),過(guò)孔的反焊盤優化方案可能會隨走(zǒu)線層(céng)麵的改變而(ér)變化,走線層麵越多,對應的優化方案種類也越多,以前的信號反焊盤哪來這麽多名(míng)堂?!
SI攻(gōng)城獅也很(hěn)煩躁:要是能一(yī)種方案全部搞定,誰願意建那麽多仿真模型?!

其實,要把這事說清(qīng)楚,還是得聊過孔阻(zǔ)抗。
高速先生前不久寫過一篇文章《不(bú)是!讓高速(sù)先生給個過孔優(yōu)化方案就那(nà)麽難嗎?》,介紹了差分信號過孔阻(zǔ)抗的影響因素。本案例為了簡化問題,減少了變量,選擇同一BGA的差分信號過孔作為研究對象,保證了板材、層(céng)疊、過孔尺寸、差分過孔及相鄰地過(guò)孔的分布條件相同,不同走線層麵(miàn)改變(biàn)的隻是過孔(kǒng)長度。同時,選(xuǎn)擇長、短兩種過孔作為仿真對象,差分信號走線特征阻抗控製93歐姆。
一方麵,相同過孔對於不同速率的信號所表現的(de)阻(zǔ)抗是不一樣的。速率(lǜ)差異越大,阻抗波動就越明顯。
比如(rú),對於本(běn)案例中相同的短過孔,112Gbps信(xìn)號的過孔阻抗僅87.9歐姆,56Gbps信號的過(guò)孔阻抗90.5歐姆,10Gbps信號(hào)阻抗可以(yǐ)達到92.1歐姆(mǔ)。

乍(zhà)一看好像很神奇,細一想也沒那麽玄:關鍵就在於過孔本(běn)身存在寄(jì)生電(diàn)容(róng)和寄(jì)生電感,容抗和感抗都隨頻率變化,因此過孔的阻(zǔ)抗也是一個頻變量(liàng),對於不(bú)同基頻的信號表現出不同的(de)阻抗也就不(bú)足為(wéi)奇了。
另一方麵(miàn),不同走線層麵的過孔對於同(tóng)一信號速率的阻抗也(yě)是不一樣的,隻不過(guò)信號速率沒(méi)那麽高的時候,阻抗差異相對較小,所以可以采用同一種(zhǒng)反(fǎn)焊盤優化方案,這也(yě)是(shì)Layout攻城獅熟悉的處理方式。

本案例中長(zhǎng)、短兩種過孔采用同一(yī)種反焊盤方案(àn)時,對(duì)於10Gbps信號,短過孔阻(zǔ)抗92.1歐姆,長過孔阻抗88.8歐姆,阻抗差異隻有3.3歐姆:

同樣的情況,對於(yú)112Gbps信號(hào),短過孔阻抗87.9歐姆,長過(guò)孔阻抗79.3歐姆,阻抗差異增加至8.6歐姆。一種反焊盤優(yōu)化方案顯然無法同時滿足需求。

因此,對於112Gbps信號,有時真不是SI攻城獅花樣多,不同長度的過孔確實需要進行針對性的(de)反焊盤優化(huà),方案大概率會隨走線層麵的改變而變化。

需要說(shuō)明的是,本案例(lì)中(zhōng)的長、短過孔都是容性占主導地位,阻抗偏低(dī)。對於一些板厚較大的單板,即便信(xìn)號速率不是特別高,由於過孔長度差異懸(xuán)殊,短孔呈容性,阻抗偏低,長孔呈感性,阻抗偏高,相同反焊盤的長孔和短孔,阻抗差異也會大到難以接(jiē)受。高速先生(shēng)在另外一篇文章(zhāng)裏分享(xiǎng)過感性長孔的阻抗(kàng)特(tè)點《鑽刀無忌,過(guò)孔莫愁》,在那個案例(lì)裏,信號速(sù)率隻有25Gbps,所以說,112Gbps也不是信號(hào)速率高低的絕對分界線。
隨著信號速率和單板複雜度越來越高(gāo),想要(yào)一舉多得用(yòng)一種方案應對(duì)多種情況的可能性越來越小,幸運的是,萬變不離其宗(zōng),優(yōu)化(huà)的思路不會變。反焊盤方案能否兼容最好通過仿真驗證(zhèng),如果非要高速先(xiān)生給出答案,那隻能是:It depends!
