HDI设计在高速中的应用以及仿真方法

HDI设计在高速中的应用以及仿真方法

高速串行总线技术的发展，信号传输速率继续提升，过孔寄生参数带来的影响也越来越被重视。高速仿真工程师关注过孔优化，通过各种手段来减小过孔寄生参数带来的影响。HDI由于采用盘中孔的设计要求，可以减少表层器件的寄生参数。同时，微孔的电感和电容大约只是一个标准过孔的十分之一左右。图九是能在很多资料上找到的过孔电感和电容，这是根据以下两个计算公式得到的。

图九 镭射孔和机械孔的寄生参数但是图七还是存在很多问题，寄生电容是对地的电容，机械孔不会6层都连接地平面，计算会远远比公式来得复杂；现在的过孔生产的时候，基本都采用无盘工艺，即去除非连接层的过孔焊盘，这可以有效减小过孔的寄生电容。这种情况下，只用来简单考虑过孔特征阻抗的影响是远远不够的。

图十是从S参数分析微孔和普通机械孔的插入损耗与回波损耗

图十 S参数分析微孔和普通机械孔的插入损耗

然后通过TDR的公式可以看到过孔的阻抗和回损曲线是密切相关的，S11在全频段的仿真精度，也决定了通过软件仿真看TDR曲线来研究阻抗的准确性，如图十一所示：

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

能看到背钻对过孔阻抗还是影响很大的

差分HDI微孔的阻抗，和100欧姆比较接近

图十一 差分过孔的优化策略以及TDR仿真结果

微孔的阻抗可以比较容易优化到差分线的100欧姆阻抗值，这样就减少了过孔引起的阻抗不连续带来的高速问题。

从以上分析可以看出，微孔的高速性能远远优于普通机械孔，并且没有Stub的问题，机械孔就算是采用背钻工艺，也不可避免的要出现一定长度的Stub。而这个Stub，往往是影响高速电路性能的致命杀手。

有如果关心微孔的过电流能力，需要的时候可采用微孔填铜来提高载流能力。

结 论

Cadence的SPB16.X平台提供了出色的小型化设计能力，在HDI多阶过孔设计，任意阶过孔设计，埋入式器件设计以及基于PDN的埋容仿真分析等领域都提供了出色的支持。全面基于HDI进行优化更新的约束管理器，帮助工程师实现在小型化设计领域的约束驱动布局布线，提升设计效率和保证设计成功率。

基于Cadence强大的平台和自身HDI设计上丰富的经验，同时结合自有板厂以及合作伙伴在国内领先的HDI加工能力，一博科技可以提供全方位的小型化设计、仿真、生产、贴片、组装等一站式服务，全面实现客户在小型化领域的各类需求，更多资讯请参见：www.edadoc.com。

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参考文献

［1］ 《Cadence印刷电路板设计 – Allegro PCB Editor设计指南》

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

致 谢

本文引用了《Cadence印刷电路板设计 – Allegro PCB Editor设计指南》王辉负责的小型化章节，同时仿真部分和Cadence 钟章明做了很多交流，在此表示感谢！

编辑：hfy