|
一博高速先生成員：黃剛 作為高速信號傳輸的重要的指標之一，損耗，無論是對硬件工程師，設計工程師還是我們SI工程師來說，都會是非常的關注。而對于像背板傳輸這種長距離的走線系統或是像芯片測試板要求損耗極小的情況，傳輸線的損耗在總的系統損耗里面一定是占到一個大頭的位置。尤其是在板材和走線長度已經定下來的情況下，傳輸線的線寬幾乎就成為了讓損耗能逆襲的唯一的一根救命稻草了。 根據我們對高速理論的理解，線寬對傳輸線損耗的貢獻是非常正向的，在其他條件不變的情況下，傳輸線的線寬越寬，傳輸線的損耗會越小，而且會一直是這個趨勢不變。那么，粉絲們會不會很容易就產生了兩個想法，一是，只要我在PCB設計中能把傳輸線走得更寬，而且能控制到阻抗的情況下，我們就能夠在其他條件不變的情況下把損耗做得更小；另外一個想法就更大膽了，是不是如果我的線寬能做到無限大之后，傳輸線的損耗理論上就能夠接近零損耗呢？ 高速先生的確很喜歡有想法的粉絲，這樣可以激發出更多的靈感。喜歡歸喜歡，高速先生還是要用數據來說話。這樣吧，高速先生就做一塊測試板來驗證下這個問題，畢竟實踐才是檢驗真理的唯一標準嘛！ 測試板的設計也很簡單，我們疊層和板材是固定的，我們要驗證的走線是在TOP層，那么要增加線寬而且又能控制到阻抗（單端50歐姆）的話，我們需要做的就是去挖空若干層走線的參考層，也就是讓參考層更遠，這樣傳輸線的線寬才能夠不斷的增大。下面是我們精心設計過的疊層，展示前5層如下所示： 為什么只展示前5層呢，因為我們驗證的走線是從TOP層參考L2層的地平面一直到參考L5層的地平面，這樣的話，隨著參考平面的變遠，TOP層的傳輸線線寬在同樣控制50歐姆的情況下才能不斷變大，實現我們要研究線寬和損耗關系的目的。 那么參考到不同層之后，線寬的變化范圍大概是多少呢？經過計算，我們參考不同層的線寬變化就非常非常明顯了，從參考L2層的5.2mil變到參考L5層的38mil！ 基本上38mil已經是我們走線線寬的天花板了吧，那么我們分別來看看從細線寬到寬線寬的情況下，損耗到底能改善多少的量級呢？ 首先我們驗證從5.2mil到12mil的變化，結果如下所示，標注了一個20GHz比較高頻的點，損耗從大概3.58db改善到了2.25db，損耗改善了40%左右。 恩，看起來非常的不錯，改善量也很大，讓我們不得不憧憬線寬進一步增加后的效果了。好，那么我們接下來去對比12mil線寬增加到20mil的情況下，損耗的改善量。從下圖結果來看，從2.25db改善到了1.72db，損耗改善不到25%了。 呃，也還行吧，至少也算是個比較大的改善量了，那我們繼續看從20mil增加到38mil線寬后的結果。真沒想到，在20mil往上差不多加一倍的線寬情況下，只是從1.72db改善到了1.32db，也就是20%多點的改善量，遠遠比我們想象的改善量要小！ 行吧，為了讓大家死心，高速先生再參考多幾層，做一個更寬更寬的走線的case，我們做出了一個60mil的線寬，那我們來對比下60mil線寬和38mil線寬的改善量。損耗大概從1.32db減少到1.2db，改善量只有不到10%了。 最后我們再把上面的幾種case擺在一起，讓大家更為直觀的看到線寬不斷增加情況下，損耗改善的量級。 最后再回答下上面提到的兩個想法，一是隨著線寬的增加，損耗的確是會不斷的減小，趨勢是沒錯的。但是另外一個想法可能就只能真的是想想了，線寬增加到一定的寬度后，損耗改善的量級會越來越小了，絕對不會得到一個很接近零損耗的結果了。至于是為什么呢？這個就當本期的問題留給大家來思考了哈！ |
