HDI設計在高速中的應用以及仿真方法

高速串行總線技術的發展，信號傳輸速率繼續提升，過孔寄生參數帶來的影響也越來越被重視。高速仿真工程師關注過孔優化，通過各種手段來減小過孔寄生參數帶來的影響。HDI由于采用盤中孔的設計要求，可以減少表層器件的寄生參數。同時，微孔的電感和電容大約只是一個標準過孔的十分之一左右。圖九是能在很多資料上找到的過孔電感和電容，這是根據以下兩個計算公式得到的。

圖九 鐳射孔和機械孔的寄生參數但是圖七還是存在很多問題，寄生電容是對地的電容，機械孔不會6層都連接地平面，計算會遠遠比公式來得復雜；現在的過孔生產的時候，基本都采用無盤工藝，即去除非連接層的過孔焊盤，這可以有效減小過孔的寄生電容。這種情況下，只用來簡單考慮過孔特征阻抗的影響是遠遠不夠的。

圖十是從S參數分析微孔和普通機械孔的插入損耗與回波損耗

圖十 S參數分析微孔和普通機械孔的插入損耗

然后通過TDR的公式可以看到過孔的阻抗和回損曲線是密切相關的，S11在全頻段的仿真精度，也決定了通過軟件仿真看TDR曲線來研究阻抗的準確性，如圖十一所示：

TDRZ（t） = Zref*（1+IFFT（S11*input）） / （1-IFFT（S11*input））

能看到背鉆對過孔阻抗還是影響很大的

差分HDI微孔的阻抗，和100歐姆比較接近

圖十一 差分過孔的優化策略以及TDR仿真結果

微孔的阻抗可以比較容易優化到差分線的100歐姆阻抗值，這樣就減少了過孔引起的阻抗不連續帶來的高速問題。

從以上分析可以看出，微孔的高速性能遠遠優于普通機械孔，并且沒有Stub的問題，機械孔就算是采用背鉆工藝，也不可避免的要出現一定長度的Stub。而這個Stub，往往是影響高速電路性能的致命殺手。

有如果關心微孔的過電流能力，需要的時候可采用微孔填銅來提高載流能力。

結 論

Cadence的SPB16.X平臺提供了出色的小型化設計能力，在HDI多階過孔設計，任意階過孔設計，埋入式器件設計以及基于PDN的埋容仿真分析等領域都提供了出色的支持。全面基于HDI進行優化更新的約束管理器，幫助工程師實現在小型化設計領域的約束驅動布局布線，提升設計效率和保證設計成功率。

基于Cadence強大的平臺和自身HDI設計上豐富的經驗，同時結合自有板廠以及合作伙伴在國內領先的HDI加工能力，一博科技可以提供全方位的小型化設計、仿真、生產、貼片、組裝等一站式服務，全面實現客戶在小型化領域的各類需求，更多資訊請參見：www.edadoc.com。

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參考文獻

［1］ 《Cadence印刷電路板設計 – Allegro PCB Editor設計指南》

［2］ 《High-Speed Digital Design – A Handbook of Black Magic》

致 謝

本文引用了《Cadence印刷電路板設計 – Allegro PCB Editor設計指南》王輝負責的小型化章節，同時仿真部分和Cadence 鐘章明做了很多交流，在此表示感謝！

編輯：hfy