明明设计的是高带宽，差点加工成开路？

edadoc · 发表于 2022-6-30 13:46:16

作者：一博科技高速先生成员黄刚

有没有感觉最近只看到了东哥的文章，是不是一度以为我们**了呢。没有啦，在这里还是要郑重的和广大的粉丝们解释下，高速先生这段时间一直在积累一些很有趣的素材，学习一些新的技术，以便给大家看到更多富有启发性的文章，这不我们又来了吗！

说回正题哈，作为我们高速先生的主业也就是SI，其实一直以来我们都很关心设计和加工出来的差异，尤其对于高速信号来说，高速先生只有在加工误差比较小的情况下，才能去很好的完成一些仿真和测试的拟合。刚好高速先生正在研究一些适合112G的超高宽带传输的设计，pcb设计完加工回来后，高速先生立马投入到了紧张的测试中，结果就有了本文开头那一幕的感慨。。。

当我们测试到一对带1.85同轴连接器的内层走线时，测出了让我们意想不到的结果。设计就是一对差分线，我们主要是看看一款高速板材的损耗和加上同轴连接器后，链路的带宽和线性度能去到多高频率。

我们首先关注下同轴连接器位置的阻抗和差分线的阻抗，第一反应，感觉还是不错的，尤其是走线，整个链路的阻抗都在±5%以内，虽然不能算特别优秀，但是心理至少能接受的那种。

然而当我们测到插损曲线的时候，整个人都不好了，这啥啊这，居然平平无奇的一对差分走线会有那么大的谐振点，在28GHz的位置就和开路没什么两样啦！

于是我们首先怀疑的是设计，看看是不是在PCB设计上犯了一些很低级的错误，结果查了设计文件，压根就没问题嘛，线宽线距，等长都没问题啊！

这就奇怪了，一开始高速先生是怀疑是不是漏了背钻，因此毕竟是3mm的板子，我们这对差分线走到了很靠上的层，但是从差分的TDR阻抗就已经排除了我们的想法，因为全链路上都没有一些很低的阻抗点，如果是漏背钻的话，肯定会在阻抗上看出问题的！

那到底是什么问题呢？于是我们把重点放在差分线P和N单端延时差的问题，于是我们把这对差分的P和N分别给一个阶跃信号，来从时域上看看它们的延时到底有没有差别。结果让高速先生大跌眼镜，P和N之间的延时差居然有0.17？不对，1.7？也不对，是17.5ps！！！

如果你对ps这个单位没什么概念的话，高速先生转成mil你就知道有多夸张了，就是大概100mil的长度差，也就是说，设计上是完全等长的两根线，加工出来居然有100mil的长度差，最关键的是走线长度还不到3inch。

通过上面的测试和分析，其实高速先生大概率想到了是玻纤效应影响造成的，具体什么是玻纤效应，就不在这里展开了，可以翻看之前很多期的文章都有提到哈。于是我们把板子拿到板厂做了下切片，以便更好的和我们的预想贴合。不一会，切片图就出来了，果然，就是这个问题了。

可能有部分的粉丝没看过PCB切片图，其实就是在和走线垂直的剖面切开，用高倍显微镜来看切面的画面。就像本文的这张切片图一样，可以看到差分走线刚好一根走在了玻纤的交叠区域（右），另外一根走线窗口处（左），而且不知道算是多大分之一概率的机会，上下都各有两张pp（core也是两张pp组成），而且pp也还是扁平布的情况下，依然无法阻挡差分的P和N处于比较一致的状态。另外只要是知道了玻璃布和胶的介电常数差异，你就会明白这种情况有多严重了。

要不就这样结尾了，高速先生已经哭倒在实验室了。。。

问题来了
从设计到加工环节，大家觉得有什么细节的方法可以改善玻纤效应吗？