高速先生成員-- 黃剛

這到底是在描述一種什么樣的設(shè)計場景呢？其實是我們在高速設(shè)計中一個很典型的case。一般來說，芯片到芯片的高速鏈路中間都會有AC耦合電容，作用說了500多次了，這里就不重復(fù)了哈。由于AC耦合電容一般會放在靠近接收端，剛好在這個區(qū)域會和另外一個方向來的高速信號進行匯集，所以我們經(jīng)常會看到下面這樣的電容和高速走線交匯的設(shè)計。

今天要分析的就是它！AC耦合電容在表層，然后高速走線在L3層，中間L2層是地平面的這種情況。那就回到了題目和摘要說的問題了，根據(jù)電磁場理論，電容在表層，走線在L3層，如果中間的L2層是個完整的參考平面的話，表層的電容及走線和L3層的走線之間是不存在串?dāng)_的，因為電磁場沒有交集。

但是凡事都不能往理想的情況去想。理論肯定是對的嘛，關(guān)鍵重點是要L2層是個“完整”的參考平面，什么是完整呢？就像上面那個電容的3D模型圖，L2層的平面就是完整了啊，所以電容和走線就是沒串?dāng)_??！但是串?dāng)_是沒了，只不過讓電容鏈路的信號質(zhì)量承擔(dān)了所有。

我們知道，電容結(jié)構(gòu)本身的焊盤比較寬，那么阻抗如果參考L2層那么近的話，阻抗肯定是低的，就像上面這個模型一樣，如果只參考L2層地平面的話，阻抗只有60歐姆左右。對，你沒聽錯，100歐姆的差分，電容位置的阻抗只有60歐姆！

那當(dāng)然不行??！這樣反射很大，信號質(zhì)量估計差到?jīng)]邊啦！所以我們針對電容結(jié)構(gòu)去優(yōu)化的最佳方案就是挖空電容下面的參考層，例如通過仿真給出以下的一個反焊盤挖空方案，這樣的話，電容結(jié)構(gòu)的阻抗就能做到90歐姆以上了！

完美！電容結(jié)構(gòu)本身的信號質(zhì)量優(yōu)化得杠杠的了！但是問題不就來了嘛，L2層由于挖空了地平面，變成了不完整的平面了，這樣的話表層的電容和L3層的走線就不是之前的沒串?dāng)_的狀態(tài)了哦。從下圖可以發(fā)現(xiàn)，表層的電容和L3層的走線就會通過L2層的這個挖空的區(qū)域產(chǎn)生電磁場的交集，也就是會有串?dāng)_產(chǎn)生了！

但是，在設(shè)計中，這是個電容放置的密集區(qū)域，可能會有幾十對高速鏈路，也就是并排放著幾十對電容，L3層的高速線能挪開的空間肯定也不大。那我們前期去評估這種挖空case下電容和高速走線間的串?dāng)_量級就非常的有意義了，可以指導(dǎo)我們走線到底拉開多少距離能滿足串?dāng)_的要求。

以下動圖是走線在垂直方向上從近到遠拉開距離的設(shè)計過程：

那我們同步也去掃描仿真的結(jié)果，從0mil（也就是貼著反焊盤邊緣）到拉開10mil垂直距離，串?dāng)_的變化如下所示：

可以看到，要是走線貼著反焊盤邊緣時，對于25Gbps的高速信號，串?dāng)_只有33dB，比較不理想。然后每拉開多2mil，串?dāng)_大概能改善5dB，是一個很不錯改善幅度。

這里其實有2個問題是值得關(guān)注的，從信號質(zhì)量的角度看，肯定就是拉開的距離越遠，串?dāng)_的改善越明顯，但是到底有沒有那么多垂直空間給你拉開，這個要根據(jù)這個項目的空間密度來權(quán)衡了。另外一個方面，可能大家不一定想到，那就是加工層偏的影響。一般的板廠加工的層偏誤差都會有4mil以上，尤其是高多層的情況下，這個值會更大。結(jié)合到我們今天講的這個case，有可能你在設(shè)計中是拉開了4mil的距離，但是加工層偏又會導(dǎo)致你回到0mil的串?dāng)_狀態(tài)。更極限的是，如果本身設(shè)計就是貼著反焊盤，也就是0mil的設(shè)計，那加工出來可能變成了-4mil，也就是走線之間到了反焊盤區(qū)域里面了，這樣串?dāng)_就更恐怖了。So。。。我們千萬不要忽視加工誤差的影響，選擇一個好的板廠，能給大家承諾最小的層偏誤差，這樣也能給大家的設(shè)計留出更多的裕量的哦！

審核編輯 黃宇