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一博高速先生成員--黃剛 咋滴，不知道“ILD”就做不好高速設計啦？感覺(jué)是為大家做不好高速信號又找到了一個(gè)新的借口是吧。言歸正傳，對于很多硬件的朋友或者設計的朋友，說(shuō)起高速信號的無(wú)源指標，第一反應就是插損。插損是SI的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，用很多朋友自己的話(huà)來(lái)說(shuō)就是損耗或者叫衰減。當然這個(gè)指標也是很重要，通常去設計一個(gè)長(cháng)鏈路的時(shí)候，協(xié)議的插損要求影響著(zhù)布線(xiàn)的長(cháng)度，板材的選擇，芯片間的布局甚至的結構的變更等，所以我們經(jīng)常遇到很多客戶(hù)都關(guān)心損耗能不能滿(mǎn)足要求，滿(mǎn)足的情況下能不能盡量小。 我們就以大家比較熟悉的10GBase-KR信號為例，來(lái)介紹今天的豬腳“ILD”。先請出大家比較熟的插損和回損的協(xié)議要求，10Gbps信號，我們在插損指標上關(guān)心的是5GHz位置的損耗情況，為什么10Gbps信號看的是5GHz頻點(diǎn)呢？這個(gè)可以翻翻剛寫(xiě)不久的這篇文章《明明我說(shuō)的是25G信號，你卻讓我看12.5G的損耗？》，看完相信就不會(huì )再有疑問(wèn)了。另外順便提下回損，回損在協(xié)議中一般會(huì )覆蓋到基頻的2倍，10GBase-KR插損回損的協(xié)議指標就如下所示了。 當然，對于大家都比較熟悉的東西，高速先生通常就一筆帶過(guò)了。當然，上面的插損回損這些無(wú)源指標都出自于IEEE的文檔中，不得不說(shuō)，文檔的頁(yè)數是真的不少，所以我們有理由相信大家在找到插損回損指標后就關(guān)閉它了。如果稍微有一點(diǎn)點(diǎn)恒心的話(huà)，其實(shí)這個(gè)10Gbps信號還有一個(gè)很重要的指標，就是“ILD”了，指標是這樣描述的： ILD指標，翻譯成中文可以叫做插損偏離度。高速先生幫大家理解下哈，其實(shí)它講的是在我們仿真得到某條高速設計鏈路的插損后，然后協(xié)議的算法會(huì )去做真實(shí)插損曲線(xiàn)的fitted曲線(xiàn)，所謂fitted曲線(xiàn)，其實(shí)就是算法根據實(shí)際得到的插損曲線(xiàn)通過(guò)幾個(gè)基本算法取平均值，得到的就是理想插損情況和真實(shí)插損情況的關(guān)系式。然后通過(guò)ILD指標來(lái)表征他們之間的差距，協(xié)議要求這個(gè)差距必須在一個(gè)范圍內，不能太大。 沒(méi)關(guān)系，大家也知道高速先生的作風(fēng)，一定會(huì )讓大家弄懂。我們來(lái)舉個(gè)例子哈，假設我們提取到某個(gè)實(shí)際設計鏈路的插損曲線(xiàn)是下面這樣的，是不是有一些自己做仿真的朋友也曾經(jīng)提取過(guò)這樣的參數呢？當然大家第一反應就覺(jué)得不是很好是吧，但是如果從插損的協(xié)議指標來(lái)看，卻又是很輕松能滿(mǎn)足協(xié)議要求的。 那么這個(gè)時(shí)候可以用ILD指標去卡，通過(guò)協(xié)議的算法就得到了上面這個(gè)真實(shí)鏈路的fitted曲線(xiàn)，就是下面紅色這條。 然后根據ILD的公式，用真實(shí)的插損曲線(xiàn)（藍色）減去fitted出來(lái)的理想插損曲線(xiàn)（紅色），就得到了ILD的結果：當然你就可以和上面的ILD協(xié)議要求去對照了。還好，看起來(lái)也還在ILD協(xié)議要求范圍內。 那到底這個(gè)ILD的指標對信號質(zhì)量有多少的影響度呢？我們通過(guò)大家都覺(jué)得比較直觀(guān)的眼圖來(lái)介紹哈。 我們首先就比較真實(shí)的插損和fitted后的插損對眼圖的影響，用兩個(gè)插損S參數模型分別在10Gbps數據通道去跑眼圖，峰峰值為1V的發(fā)送信號。我們首先看看fitted插損的眼圖結果：還不錯，眼圖有841mV，眼寬是98ps。 那么我們再看看真實(shí)插損參數的眼圖結果，大家猜猜是變好還是變差呢？ 那必須是變差��！都說(shuō)了fitted走線(xiàn)是真實(shí)插損的理想情況了，眼圖結果如下：眼高居然只有710mV了，眼寬也減小了，只有97ps。 可惡！原來(lái)我們仿真出來(lái)的插損曲線(xiàn)和理想情況下的居然還真不小�？梢�(jiàn)這個(gè)ILD指標還是有它本身的意義在里面。為了再證明下ILD指標的重要性，我們再加一種插損的case去仿真。按照上面說(shuō)的，fitted曲線(xiàn)是真實(shí)插損的理想版，好是正常的。那么我們就加一種case，就是下面綠色的插損case。 紅色的fitted曲線(xiàn)比專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)真實(shí)的藍色插損曲線(xiàn)的眼圖結果好了很好，那么有沒(méi)有可能并不是紅色的曲線(xiàn)好，而是藍色的真實(shí)鏈路插損差呢？那么我們就加了綠色的這條曲線(xiàn)，綠色曲線(xiàn)在所有頻段都比藍色的真實(shí)插損要差，尤其是高頻部分，多出一倍的損耗。如果像以前只按照插損的協(xié)議指標去卡的話(huà)，綠色肯定比藍色要差很多很多。大家覺(jué)得用綠色的插損曲線(xiàn)去跑眼圖，結果會(huì )真的差很多很多嗎？ 結果是下面這樣的：眼高655mV，眼寬93ps。 真出乎意料��！肉眼可見(jiàn)大了一倍損耗的綠色曲線(xiàn)，居然并沒(méi)比真實(shí)的藍色插損曲線(xiàn)的眼圖結果差太多，這的確也再一次證明ILD這個(gè)指標存在的意義，單單看插損指標并不能很好的保證鏈路的信號質(zhì)量。最后總結一下，從插損的結果來(lái)看，現在大家知道了的插損曲線(xiàn)在不同頻率之間的波動(dòng)如果很大，那必然它的ILD指標就不會(huì )很好，同時(shí)也會(huì )非常影響眼圖的性能。那么回歸到設計上，到底會(huì )有哪些設計問(wèn)題導致ILD指標比較差呢？沒(méi)錯，大家又猜對了，這個(gè)就是高速先生留給大家的問(wèn)題了哦！ 問(wèn)題：到底在高速信號PCB設計中，哪些設計問(wèn)題可能會(huì )導致插損的ILD指標變差呢？ |
