聊聊100Gbps信号的仿真

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聊聊100Gbps信号的仿真

宣布时间：2025-03-17 14:58:13

最近许多项目都要仿真112G-PAM4的信号，，，，，，，并且仿真的时间也较量长，，，，，，，许多人以为都是一样的仿真套路为什么事情量会增多呢？？？？？？？今天我们就来聊聊100G信号仿真为什么会这么贫困吧。。。。。。。。

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。。。。。。。。

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