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高速先生成員--黃剛 高速先生作為公司的技術前沿分隊，接觸到不同類型的PCB產品，也看到不同的客戶所使用的PCB板材各有不同。有的客戶的產品在板材這一塊一直用普通FR4也沒有問題，有的客戶的產品就一直用高速板材，還有的客戶本來用高速板材，經過高速先生仿真驗證后改用普通板材，當然還有的客戶狠一狠心，就用最好的吧…… 很多客戶沒用過高速板材，但是不代表不知道高速板材比較貴！是的， 相對于出貨量最大的普通FR4板材，高速板材的價格的確會相對高很多。貴就算了，還有隨之而來的時間成本，因為一般高速板材還有備料周期，動不動就2-3周，而普通FR4板材一般情況下板廠都有現成的物料，直接設計完就可以加工。無論是從精神上還是物質上來說，高速板材都是真的“貴”啊！那弱弱的問一句，既然那么貴，為什么有的客戶還“硬”要用呢？ 行！高速先生今天就從大家最容易接受的角度來說清楚高速板材又貴又受歡迎的原因哈！那就是損耗！我們都說高速板材的損耗小，那我們今天就通過具體的仿真數據來量化一下，到底比普通FR4板材小多少？既然說到這份上了，我們就玩一把大的！我們直接來對比下市面上的損耗最大的普通FR4級別板材和損耗最小的M8級別板材（在樹脂類型相同的體系下）的損耗量化情況。因為高速先生去年剛剛完成了對M8級別板材的測試，因此得到了它的第一手損耗測試數據哈！ 說到損耗，那首先我們要知道影響損耗的板材電性能參數有哪些。當然在提到參數之前，我們先得說說PCB走線的損耗到底有幾部分組成！其實這個概念高速先生之前已經提過很多次了，主要分為導體損耗和介質損耗（還有很少一部分輻射損耗）。回歸到板材的電性能參數上，主要就是這幾個參數了：影響導體損耗的線寬和銅箔粗糙度以及影響介質損耗的板材DF值。在線寬相同的情況下，那就變成2個因素，板材的DF和銅箔粗糙度。如果粗糙度也能一樣的話（事實上不可能哈，下面會說），那就是妥妥的一個因素，板材的DF值。 那我們首先快速來看看板材的DF值的對比，在普通FR4和M8級別板材中，DF的對比其實是很強烈的！ 還有一個連帶因素就是，普通FR4板材能標配的銅箔類型主要是STD銅箔，M8標配的是HVLP3的銅箔，我們再來看看兩種銅箔的RZ值的對比哈！ 那到底這些冷冰冰的數據能不能量化成具體的損耗值呢？OK，仿真可以輕松的做到這一點。我們在兩種板材上所走傳輸線的線寬相同的情況下來做個對比。單位inch情況下的損耗差距就是這樣子了！ 怎么樣，這個差別有沒有你們想象中的大呢？另外為什么我們要標出兩個頻點的損耗值，一個是14GHz，一個是28GHz呢？另外這就是目前高速信號比較常見的基頻速率，14GHz可以對應25G的nrz信號，也因為對應搭配56G的pam4信號。而28GHz則對應目前比較top的112G的應用了。 如果覺得無源的損耗也不是很直觀的話，那我們把損耗轉化為時域的眼圖來看看？我們找到理想的發送信號的模型，峰峰值為1V。首先來看看入門級的25G信號，其實目前很多客戶已經做到這個量級的產品了。1inch的25G信號其實普通FR4板材的眼圖也是很大裕量的，更不用說M8了！ 所以在25G這個量級下，其實幾個inch的走線也有可能用FR4板材搞掂的。事實上，我們也幫助不少的客戶實現了這種降成本的方案。當然，在25G這個級別產品出來的時候，M8級別都沒有呢，因此肯定也不會在25G這個級別考慮M8那么高端的板材。 那M8是什么時候出來的呢，其實M8出來的時候112G產品應用已經慢慢起來了！你可以認為M8就是專門為112G應用去研發的板材哈！既然都說到這了，就直接來看112G的眼圖吧。哪怕你們不會有112G的產品應用，也沒接觸過M8級別的板材，但是你肯定也知道112G速率下應該不能再用普通FR4板材了吧！ 當然你們也別把112G想得那么恐怖，1inch的FR4板材走線損耗還是能hold住的！ 不過你們也別覺得能多厲害，因為普通FR4板材也僅僅能hold住1inch的走線而已，再走多1inch它就…… 相比之下，M8級別板材顯然不止2inch的裕量！ 好，本文的內容就說到這了。稍微總結下，首先我們從大家最容易理解的損耗的角度來對比了普通FR4板材和M8級別兩種極端板材的性能。當然其實在背后推動高速板材發展的就是產品的速率了，速率不斷提高，單位inch的損耗不斷增大，而接收芯片的閾值卻不會無限的降低，產品的走線也不可能無限的變短，這就導致了在高速率下還想獲得良好的誤碼率越來越難，因此這些看上去很貴的板材也不得不用。事實上，在真正應用的場景下，我們選擇這些高速板材也不僅僅是為了損耗這個單一的因素，至于還有什么其他因素，那就作為問題去問問大家吧！ 問題來了 選用高速板材除了損耗小這個因素外，我們還有哪些考慮的因素嗎？ |
