高速先生成員--黃剛

做過PCB-layout的朋（péng）友都知道，在（zài）真正進入PCB布局布線（xiàn）之前（qián），往（wǎng）往有一個東（dōng）西是要首先確定（dìng）下來（lái）的，那就（jiù）是疊層設計。Chris和很多工程師（shī）朋友們（men）聊過天，Chris一來就（jiù）會問很（hěn）尖銳的問（wèn）題（tí），你們的PCB布局布線能力（lì）非常厲害，但是（shì）你們當中有（yǒu）多少人是自己一手一腳的進行疊（dié）層設計的呢？

不能說沒有，但（dàn）是的確占得比例不多。為什麽呢？原因也（yě）很簡單（dān），大部分（fèn）的PCB工程師朋友更關心器件怎麽布局，走線能不能走出來。對於疊層設計來說，他們最關心的就是多少層，至於（yú）你問他們線寬需要（yào）多少mil，在他（tā）們能保證有空（kōng）間走的情況下，我相信他們是不會care你是4mil還是6mil的。。。

對啊！如果設計工程師都不關心線寬的話，那誰關心呢？這個時候（hòu）我們SI就（jiù）真的要跳出來了，沒（méi）錯，我們會關心的更多（duō）！

為什（shí）麽（me）呢？這就要從PCB疊層設計需要（yào）不就提到了我們點（diǎn）講起了：

1， 需要幾個走線層、地平麵、電源層？加起來就是總的層數了。其中需要（yào）考慮的細節是走線需要幾（jǐ）層出線（xiàn），地平麵對應有幾個，電源需要幾Oz的（de）銅（tóng）和需要多少（shǎo）層；

2， PCB板的總厚度有沒有要求？像一些主要協議和接口規範的約束，例如（rú）1.6mm的金手指板卡等；

3， PCB板裏麵的高速信號速率是（shì）多少？不同速率的高速協議允許的損（sǔn）耗值不同，損耗值不同（tóng）就意味著板上高速線的走線（xiàn）長度不同，這就涉及到了需要用什麽等級的（de）板材和通過線（xiàn）寬來衡量單位長度的損耗值；

線寬！！！這不就提到了我們這篇文章要講的線寬了（le）嘛。我們知（zhī）道，高速信（xìn）號（hào）一般走在內層，結構就是上麵分（fèn）別被pp和core包裹的，如（rú）下所示：

除了電源層（céng）之外，需要幾個高速走線層，其實就是在算需要幾個上麵這樣的結構。上麵的結構其（qí）實就需要我們去定義線寬和pp/core的（de）厚度了。

首先我（wǒ）們先說說線寬，因（yīn）為在板材一定（dìng）的情況下，它決定了我們單位長度走線的損耗值。然後我們再說說pp和core的厚度，它們又反過來決定了線寬，因為在（zài）一定的阻抗控製下，pp和core的厚度定下來，線寬也就定了。一句話，他們之間是互相影響也互相關聯！

Chris在這篇（piān）文章（zhāng）中用一（yī）個M7級別（bié）的pp和core的組合，來看看控製同樣的（de）93歐姆（mǔ）阻抗下（56G以上高速信號主流差分阻抗）不同線寬的損耗值變化趨勢，看完了大家就明白Chris這篇文（wén）章的（de）意思了（le）。

在控製93歐姆的前提下（xià），我們分別（bié）調整pp和core的厚度來控製線寬（kuān）分別從3mil到8mil的變（biàn）化，下表給出了（le）從3mil到8mil時的（de）pp和core的厚（hòu）度：

然（rán）後（hòu）我（wǒ）們再給出不同線寬下的單位（wèi）inch長度（dù）的損耗（hào）結果，從3mil到8mil的損耗曲線如下所示：

從（cóng）上圖（tú）的結果看看，我們當然知道，線寬越寬損耗越小，但（dàn）是如果要說，從3mil一直到8mil線寬變化時損耗（hào）變化比例的話，大家會看到平時不太關注的一些東（dōng）西。首先我們還是以表格的形式（shì）直觀的列出不同線寬對應在14GHz和28GHz（分別對應56Gbps和112Gbps的基頻）的損耗結果。

好吧，Chris這個時候可以回答下標題的問題了（le），為什麽說線寬在5mil左右時（shí）性價比最高（gāo）呢？我們首先從損耗的角度（dù）看看從（cóng）3mil到8mil時，線寬每減小1mil，損（sǔn）耗增加的比例是怎麽樣的。

先看看14GHz時，如下所（suǒ）示：

8mil到7mil：損耗（hào）0.51dB→0.56 dB：增加9.80% 

7mil到6mil：損（sǔn）耗0.56 dB→0.62 dB：增（zēng）加10.71% 

6mil到5mil：損耗0.62 dB→0.69 dB：增（zēng）加11.29% 

5mil到4mil：損耗0.69 dB→0.79 dB：增加14.49% 

4mil到3mil：損耗0.79 dB→0.97 dB：增加22.78%

再看看28GHz時，如下所示：

8mil到7mil：損耗0.87dB→0.93 dB：增加6.9% 

7mil到6mil：損耗0.93 dB→1.03 dB：增（zēng）加10.75% 

6mil到5mil：損耗1.03 dB→1.14 dB：增加10.68% 

5mil到4mil：損耗1.14dB→1.29dB：增加13.16% 

4mil到3mil：損耗1.29 dB→1.57dB：增加21.71%

從這個case的線（xiàn）寬-損耗變化趨勢看， 5mil是一個（gè）分水嶺，線寬小於5mil之後（hòu）的損耗增加量變得飛快，而大於5mil之後，尤其（qí）到了7mil往上走的時候，由於線寬的增加導（dǎo）致的損耗（hào）的改善就越來越小（xiǎo）了（le）。

另外我們上麵的文章還展示了（le）對應線寬下的pp和core的厚度變化，我們也大概來算算pp和core加起來的厚度隨不同線寬的變（biàn）化量，如下所示：

3mil：core：2.5mil，PP：2.5mil      

4mil：core：3.5 mil，PP：3.3mil     線寬3mil→4mil：總厚（hòu）度加1.8mil

5mil：core：4 mil，PP：4.2mil      線寬（kuān）4mil→5 mil：總厚度加1.4mil

6mil：core：5 mil，PP：5.1mil      線寬（kuān）5mil→6 mil：總厚度（dù）加1.9mil

7mil：core：6mil，PP：5.9mil       線（xiàn）寬6mil→7 mil：總厚度加1.8mil

8mil：core：7mil，PP：6.8mil       線寬7mil→8 mil：總厚度（dù）加1.9mil

那麽湊巧嗎？剛好也在5mil線寬時增加量（liàng）和其（qí）他線寬的不同，其他線寬變化下增加的量都在1.8mil左右，但是4mil到5mil變化時（shí）增加的量卻是最小（xiǎo）的，隻有1.4mil。

什麽叫性價（jià）比呢？本文想表達的意思就是線寬的不同，當然會導致損耗的不同， 導致（zhì）疊層厚度的不同。從上述的損耗和（hé）pp/core厚度和線寬的關聯性驗（yàn）證的數據看，5mil線寬（kuān）的損耗算是一個分水嶺，小於5mil後（hòu）損耗增加劇烈，大於5mil後損（sǔn）耗改善慢慢變小；如果從厚度的角度看，5mil左右線寬相對其他線寬也具有相對較（jiào）小的（de）厚度改變量。

當然，不是說5mil線寬是每個項目的（de）黃（huáng）金線寬哈（hā），例如有的項（xiàng）目可能（néng）需要極小的損耗，那就隻能通過不斷增加線寬來實現了（le）。或者有的項目要求的（de）疊層厚度（dù）很小，壓（yā）根不可能增加pp和core做到5mil線寬，我們也沒辦法勉強。Chris想說（shuō）的隻是一（yī）個疊層設計相對比較深層（céng）的一種思路，就是如果沒有其他約束情況的話，把線寬設計到5mil時，加工因（yīn）素的一些影響，例如線寬需要change成4.8mil或者5.2mil，又或者pp和core的厚度略微調整個0.2-0.3mil的時候，5mil線寬這個性價比高的優勢就體現（xiàn）出來了，在上述參數的調整（zhěng）過程後，從損耗和阻抗變化來說，它一定會比其他線寬有更好的適應性，在抵禦加工因素變化時，能更好的保持預期的效果哈！