玻纖效應(yīng)到底能不能通過仿真來量化

edadoc · 發(fā)表于 2020-3-27 10:31:48

一博科技自媒體高速先生原創(chuàng)文 | 黃剛

玻纖效應(yīng)是一種有點(diǎn)懸乎的概率事件，它的懸乎性表現(xiàn)為在特定的情況下會(huì)發(fā)生，一旦發(fā)生了就會(huì)對高速信號產(chǎn)生非常巨大的影響，而且很難直接排查出來。但是它神奇的地方在于可能會(huì)發(fā)生又可能不發(fā)生，而且同一塊板上有些地方會(huì)發(fā)生。

好啦，前奏總要說得引人入勝，大家才有興趣繼續(xù)關(guān)注的嘛。如果經(jīng)�？锤咚傧壬恼碌姆劢z們都會(huì)知道玻纖效應(yīng)的概念以及它的表現(xiàn)形式，這里就不再一次又一次的重復(fù)了。作為一名SI工程師，我們總是想通過建模的方式把玻纖的模型建出來，很多客戶找我們高速先生做仿真都會(huì)問，“你們能夠仿真出玻纖效應(yīng)的影響嗎”，這個(gè)問題我們總是會(huì)回答，我們不能！其實(shí)主要原因還是在于它的懸乎性，也就是概率事件，因此從根本上做這個(gè)仿真就沒很大的意義，還不如采用一些方法盡量規(guī)避它。但是在我們自己研究的角度來看，會(huì)建模仿真出玻纖效應(yīng)的影響是非常有意義的事情。這不，今天給大家分享的DesignCon論壇的文章就有關(guān)于它的，一起來看看吧。

這篇文章題目也很直接明了，就叫建立一種實(shí)用的玻纖3D模型的方法。

當(dāng)然文章的開頭肯定是要先突出玻纖效應(yīng)對高速信號的巨大影響了。由于差分線P和N之間的路徑遇到的玻璃纖維和樹脂的不同，因此產(chǎn)生相位差，累積到一定的量時(shí)，就會(huì)在高頻產(chǎn)生巨大的諧振點(diǎn)，從而導(dǎo)致?lián)p耗的急劇下降，大家都知道這意味著什么了吧。

然后作者鋪墊了一下客戶的需求和目標(biāo)，目前通過測試的方法驗(yàn)證的話肯定是費(fèi)時(shí)間和成本，而通過非常復(fù)雜的3D建模，把玻纖建成與現(xiàn)實(shí)中的玻纖一模一樣也是非常的困難，而且這種模型進(jìn)行仿真需要服務(wù)器能力和時(shí)間的強(qiáng)大支撐，因此引出了我們急需一種精度高而又有效率的建模方式。

因此作者先在前面引出這種建模方法，建成玻璃布和樹脂相互嵌合的方式，無需像真正的玻纖布，關(guān)鍵是能縮短仿真時(shí)間的同時(shí)又具有非常高的精度。

我們具體的來看看它這種模型是如何一步步完成的哈。

首先我們需要兩種或以上玻纖布的規(guī)格數(shù)據(jù)，參數(shù)包括了最終的等效介電常數(shù)，玻纖布的密度（也就是pitch）以及玻璃布和樹脂的占比（也就是RC值）。這些值都能通過廠家的規(guī)格書直接得到。

我們需要建成前文的那種玻璃布和樹脂互相出現(xiàn)的模型需要兩個(gè)參數(shù)，也就是本文所說的最大最小介電常數(shù)，分別代表下圖這兩個(gè)位置的值。

然后根據(jù)一個(gè)公認(rèn)的公式，玻璃布和樹脂自身的介電常數(shù)的占比能混合得到最終玻璃布的等效介電常數(shù)，因此通過2種不同的玻璃布就能得到兩個(gè)方程，解出樹脂和玻纖布各自的介電常數(shù)出來了。這時(shí)候順便也得到了本文建模需要的最小介電常數(shù)。

那么最大介電常數(shù)怎么得到呢？同樣，我們根據(jù)一個(gè)真實(shí)玻纖的構(gòu)成結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過上下層樹脂和玻璃布的分配情況就能按照它本身的比例反推出我們需要的最大介電常數(shù)。

最后我們就能按照得到的最大最小介電常數(shù)把這個(gè)簡單等效的玻纖布的3D模型建出來了。

建完模型肯定要和測試的進(jìn)行驗(yàn)證才知道精度如何，因此本文進(jìn)行了仿真和測試的對比，配合粗糙度的模型，發(fā)現(xiàn)這種新的玻纖布3D模型的確是具有非常高的精度。尤其在模態(tài)轉(zhuǎn)換這個(gè)參數(shù)的仿真，和測試能很好的擬合上。

最后作者還進(jìn)行了一些更深入的仿真和測試結(jié)果的驗(yàn)證，例如下面這樣，差分線在水平上進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，處于不同玻纖布位置下的仿真和測試的對比。

以及像下面這樣，板材旋轉(zhuǎn)不同角度時(shí)的仿真和測試的對比。