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銅走線(xiàn)的趨膚效應
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高頻電流流過(guò)導體時(shí)，電流會(huì )趨向于導體表面分布，越接近導體表面電流密度越大。這種現象就是趨膚效應。頻率越高，電流就越集中在導體表面，可以想象，當頻率足夠高時(shí)，電流幾乎只分布在導體表面上薄薄的一層，導體內部幾乎沒(méi)有電流。下面兩張圖分別為圓形導線(xiàn)和矩形導線(xiàn)上高頻電流分布情況。
為什么會(huì )有這種現象呢？電磁波很難穿透銅這樣的良導體，電磁波進(jìn)入良導體后，場(chǎng)強振幅會(huì )急劇衰減，最終導致電流密度隨著(zhù)深度增加急劇下降，衰減符合指數規律。
趨膚深度用來(lái)描述電流在多大程度上接近導體表面，定義為電磁波場(chǎng)強振幅衰減到表面場(chǎng)強1/e的深度�？梢员硎緸�
對于像銅這樣的良導體，電導率極高，所以隨著(zhù)頻率升高，很快就表現出明顯的趨膚效應。下圖是銅導體趨膚深度和頻率的關(guān)系。6MHz多一點(diǎn)趨膚深度近似1mil，大概在55MHz左右的時(shí)候趨膚深度約0.35mil，1GHz時(shí)約0.1mil。從這些數據看，趨膚效應必然對高速信號產(chǎn)生很大影響。銅箔表面并不像看起來(lái)那么光滑，趨膚效應導致信號損耗增加。
下圖中可看到表面粗糙的銅皮使信號損耗增加。當信號的損耗成為主要制約因素的時(shí)候，我們就要格外關(guān)注趨膚效應，這也是為什么在高速串行互連設計中關(guān)心銅箔類(lèi)型的原因。
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