高速PCB设计过孔不添乱，乐趣少一半
高速先生成员--姜杰高速先生最近写了不少介绍高速信号仿真的文章（文章链接汇总，看这篇就够了《聊聊100G信号的仿真》）。雷豹逐一研读后感觉获益匪浅，甚至一度觉得自己强的可怕，不过，在得知即将负责一个112Gbps的仿真项目后，多少还是有点小紧张，就像等待男友的少女……https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-**-i-6w9my0ksvp/2e17f2c0d83141f7b05958345c46d8b5~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2025040115042441EE6CEAC4A5**C447AF&x-expires=2147483647&x-signature=qMC8bZxs51m%2BK64OajOycz1NVfw%3D
虽然是改板设计，毕竟信号速率摆在那里，雷豹丝毫不敢大意。经过前期的密集沟通和准备工作，单板终于进入了仿真阶段。其中，BGA高速信号管脚的优化方式，暂时保留之前的设计，最终方案有待仿真确认。根据高速信号的管脚分布，为减小TX与RX之间的串扰，二者需要分层布线。同时，为减小反向信号之间线穿孔带来的串扰（不知道在说啥的朋友看这里《TX RX分层，怎么分才对？》），对于TOP面布局的BGA，外圈管脚对应的高速信号走线，选择靠TOP面的层面，扇出过孔的Z轴方向有效长度较短（简称短过孔）；内圈管脚对应的高速信号走线，选择靠BOTTOM面的层面，扇出过孔的Z轴方向有效长度较长（简称长过孔）。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-**-i-6w9my0ksvp/41e001266a8b4fc5a878160b70db4113~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2025040115042441EE6CEAC4A5**C447AF&x-expires=2147483647&x-signature=cX2lCaKXilXvINrmZnRU6zyZ878%3D
所以，现在的问题就是该如何对长、短两种过孔分别进行优化了。雷豹决定先看短孔的情况，因为短孔通常呈容性，优化方法也比较简单，反焊盘咔咔一顿挖就行了。果然，短孔阻抗和预期的一样，是偏低的。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-**-i-6w9my0ksvp/0892198662754a91b4efeecf4b0bdfb8~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2025040115042441EE6CEAC4A5**C447AF&x-expires=2147483647&x-signature=WlhWYZyXjBGa5O4S7rBPyN**jFU%3D
一通操作猛如虎，短孔阻抗很快就达到了比较理想的水平。接下来是长孔，上一次优化感性长孔的痛苦回忆让雷豹心有余悸，深呼吸，先摸摸底，仿真看看原设计的阻抗有多夸张。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-**-i-6w9my0ksvp/8431b21f436e466da9033d9ae4eadb54~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2025040115042441EE6CEAC4A5**C447AF&x-expires=2147483647&x-signature=LVHaVAqU9O%2FXXiFhuxqfL8p19i4%3D
出人意料，Z轴有效长度123mil的长过孔，阻抗居然也呈容性特征！https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-**-i-6w9my0ksvp/5816aca0e54a49fb9c935947faf644ec~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2025040115042441EE6CEAC4A5**C447AF&x-expires=2147483647&x-signature=tcxXwTiWqWr%2Bi%2BPZPsJ0lR%2BFtU8%3D
怎么回事？本来憋足劲想要大展拳脚的雷豹，感觉像是一拳擂在了棉花上。他的第一反应是，Layout攻城狮熟读高速先生文章，长孔使用了孔径较大的过孔。检查发现长孔和短孔的过孔相同，孔径8mil。那就只有过孔分布的影响了。可是，Pitch一样的管脚扇出方式不应该也是一样的吗？虽然觉得同一个BGA差分过孔扇出方式不大可能不同，雷豹还是开始仔细比对，还真就找出了差异：短过孔的N、P信号过孔对内间距37mil，长过孔的只有31mil！https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-**-i-6w9my0ksvp/37e4538f47cf4914900def9e1c6b0886~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2025040115042441EE6CEAC4A5**C447AF&x-expires=2147483647&x-signature=7wOgfNVtuCEtZOZbQlkvRLJN54s%3D
看到原版设计两种过孔间距的规律性分布，雷豹仿佛明白了什么。为此，他专门做了个对比，其它条件不变的情况下，把长过孔的间距也增加至37mil，果不其然，感性过孔如约而至，阻抗再次飘高。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-**-i-6w9my0ksvp/62c8be8794cb4da3a4948fbd3eff9be6~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=2025040115042441EE6CEAC4A5**C447AF&x-expires=2147483647&x-signature=7Ta0MeWvEj%2FO4ljmLCEwweDqsSM%3D
找到原因，剩下的就好办了。容性过孔嘛，熟悉的**，熟悉的套路，雷豹手到擒来，很快完成了长孔的阻抗优化。通过这个案例，雷豹也琢磨出了点门道：没有什么是一成不变的，只要能优化性能，BGA扇出过孔的间距同样可以用来做文章，正所谓：“别人笑我太疯癫，我笑他人看不穿。”不见阻抗突变处，无峰无谷无波澜。看来，原版背后有高手，雷豹迫不及待的去OA流程溯源，师傅Chris的名字赫然入目……一博科技成立于2003年3月，深圳创业板上市公司，股票代码: 301366，专注于高速PCB设计、SI/PI仿真分析等技术服务，并为研发样机及批量生产**高品质、短交期的PCB制板与PCBA生产服务。致力于打造一流的硬件创新平台，加快电子产品的硬件创新进程，提升产品质量。
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