高速先生成員--周偉

今年開始其實我們已經圍（wéi）繞100G的高速信號仿真（zhēn）寫了多篇文章啦，2025年高速（sù）先生第一篇文章就（jiù）是和這個相（xiàng）關：當DEEPSEEK被（bèi）問到：如何優化112GBPS信號過孔阻抗？，文章裏麵也介紹了不同速率下長、短過孔阻抗的差異，以及不同板厚情（qíng）況（kuàng）下（xià），長、短（duǎn）過孔阻抗的偏差還不一樣。今天我們還是從仿真的角（jiǎo）度出發，給大家介紹一下（xià）哪些因（yīn）素會影（yǐng）響100G以（yǐ）上信號，這樣大家也就知道為什（shí）麽（me）說100G以上信號的仿真會比較耗時（shí）了。

首先最（zuì）大的影響（xiǎng）因素還是在過孔上，我們之前反複說過，高速信號的仿真其（qí）實大部分的時間都是在和過孔打交道，目的就是讓過孔阻抗和（hé）線路的阻抗盡（jìn）量匹配。但（dàn）說起來簡單，要實現起來（lái）就（jiù）沒那麽容易了。

我們先來簡單看下幾（jǐ）種不同高速差分過孔的（de）基本結構吧，常見的差分過（guò）孔結構如下圖所示。

中間兩個（gè）紅色的（de）孔為信號孔，兩邊黑色的為地孔，黑（hēi）色橢圓形的圈為反焊盤，也就是圈內除了孔，所有層的（de）銅皮都是被掏掉的，我們也叫禁布區；圖中兩個信號孔之間的距離為A，信號孔（kǒng）到旁邊地孔的距離為B，反焊盤（pán）的直徑為C，差分過孔的阻抗和A、B、C的數值相關，同時又（yòu）和（hé）孔本身的孔徑（我們（men）又叫drill直徑）及（jí）焊盤大小相關。除了和（hé）孔結構及尺寸（cùn）等有關外，過孔阻抗還和板子（孔）的厚度，銅皮層數及介質材料有關，另外（wài）也和（hé）反（fǎn）焊盤的形狀及大小有關，比如下麵還有（yǒu）常見的狗骨頭狀及長方形狀反焊盤結構。

正是因為差分過孔的阻抗影響因素太多，目前還沒有一個公認的差分過孔阻抗公式，所以過孔的阻抗就沒法像走線那樣可以通過（guò）軟件來計算，設計人員（yuán）很多時候就隻能靠經驗、設計參考書等來做，但（dàn）不同的信號阻抗標準也不一樣，常見的有85ohm，90ohm，100ohm等，所以（yǐ）最終過孔和線路阻抗是（shì）否匹配也就不得而知，這個（gè）時候SI攻城獅就順利登場了。是的，差分過（guò）孔阻抗沒法（fǎ）計算，但是可（kě）以通過3D仿真能模擬出（chū）來，我們把過孔對應的結構及尺寸（cùn）搭配一定的材（cái）料特性，在3D仿真軟件中建立起相應的模型，這樣就可以算出（chū）來這個孔的無源特性，也能看到大致的阻抗情況（kuàng）。如果阻抗差異大，我們就會對模型進一步優化，比如根據不同的過孔距離，過孔長度等（děng），修（xiū）改不（bú）同（tóng）的反焊盤形狀或者尺寸，有時不同層還會有不同（tóng）的要求。

以上（shàng）隻是常規的一些要求（qiú），懂的（de）都懂，但到了100Gbps以上速率（lǜ）的信號又會有（yǒu）什麽不一（yī）樣的要求呢？主要（yào）有下麵幾點：

1、同（tóng）樣的過孔及反（fǎn）焊盤形狀和尺寸，長孔和（hé）短孔的過孔阻抗差異較大；如下圖為50GHz下（xià）長孔和短孔的阻抗特性。

2、同一（yī）個過孔（kǒng），不同（tóng）頻率情況下感受到的過孔阻抗也有較（jiào）大的差異；如下圖為同（tóng）樣的過（guò）孔尺寸，分（fèn）別在5GHz,25GHz和50GHz帶寬的情況下看到的阻抗也是不一樣的，頻率越高，阻抗越低。

3、頻率越高，過孔stub的影響越大，也就是對stub越敏（mǐn）感，這個時候我們就要考慮過孔（kǒng）最大留多長的stub能滿足要求，同時也還要考慮工廠的背鑽加工能力。從下圖仿真結果來看（kàn），stub相差2mil過孔阻抗約相差1ohm。

4、鑽孔孔徑對過（guò）孔的影響也在逐步加大，孔（kǒng）徑越大，過孔阻抗越小。

另外還有孔間距的（de）影響，100Gbps信號我們基本要看到50GHz的頻率，在高頻下這些影響因（yīn）素會變（biàn）得更加敏感，所（suǒ）以我們需要花（huā）更多的時間來調整這些參數，在25Gbps速率下，長孔和短孔用同樣的尺寸（cùn）參數影響不大，但到了100Gbps以上，不同層需要不同（tóng）的過（guò）孔參數（shù），這樣就會多出更（gèng）多的建模工作量。

除了阻抗的評估（gū），還需要進行串擾（rǎo）的評估，這是因為（wéi）每個芯片對於信號（hào）的排列不一樣，芯片的pin間距也不一（yī）樣，所以每種情況都需要單獨的（de）進行評估，我們其實在過孔排列上也有（yǒu）單獨的文章介紹，大（dà）家可以看看下麵（miàn）這篇文章（zhāng）。距離一樣時，你（nǐ）們知道兩對過（guò）孔怎麽擺串擾最小嗎（鏈接）

關於過孔仿真的介紹，大家（jiā）也可以看看前麵我們寫過的一些文章：

1、過孔的設計孔徑是真的很重要，但高速先生（shēng）也是真的不關心

2、不是！讓高速（sù）先生給個過孔優化方案就那麽難嗎？

3、當（dāng）DeepSeek被問到：如何優化112Gbps信號過孔阻抗？

總而言之就（jiù）是100Gbps以上（shàng）信（xìn）號，由於不同的芯片/連接器等pin排列及間距不同，對於過孔的優化（huà）方式也會千差萬（wàn）別，另外在（zài）高頻下各種（zhǒng）影響會更敏感，頻（pín）率越高，所（suǒ）需要計算的數（shù）據也越多（duō），從（cóng）而導致需要更多的時（shí）間（jiān）來優化模型。

除（chú）了過孔影響因素，還有信號協議本身的要求也（yě）更嚴格了（後麵有時間我們再單獨（dú）說說（shuō）100Gbps信號的協議），因為要看到更高頻率的數據，頻率越高，材料的損耗特（tè）性變得沒有那麽線性（xìng）了，高頻會加劇損耗的變化，所以對材料選型和疊層設計也是一種考驗。