線寬越大，銅箔粗糙度對損耗的影響越……

公眾號 | 高速先生

作者 | 姜杰

銅箔粗糙度會影響高速信號的損耗，為什么？

你一定想到了，沒錯，趨膚效應。說白了就是因為電流流經導體時總是尋求阻抗最小的路徑。

信號頻率較低時，阻抗主要由回路電阻決定，電流在導體上的分布相對均勻，這也解釋了低速信號對于銅箔粗糙度為啥不敏感。

對于頻率較高的信號，阻抗則是由回路電感主導，為尋找回路電感最低路徑，一方面，電流在導線上會盡量擴展分布范圍以減少導線自感（可解釋加寬走線有利于減少傳輸線的損耗），另一方面，返回路徑中的反向電流會盡量靠近信號路徑表面以增加二者的互感，減小回路電感。這種電流趨向導體表面分布的現象稱為趨膚效應（如下圖所示，導體上顏色越深表示電流密度越大）。

為了滿足信號損耗的需求，需要根據實際情況選擇不同表面粗糙度的銅箔，以此為劃分標準，銅箔大致可以分為STD(標準銅箔)、RTF(反轉銅箔)、VLP(低表面粗糙度銅箔)以及HVLP(超低表面粗糙度銅箔)。粗糙度大小關系是：STD＞RTF＞VLP＞HVLP。

隨著單板復雜度的增加，同一塊單板通常存在不同協議的高速信號，可能需要控制不同的阻抗，也就意味著走線的線寬會發生變化。

那么，銅箔粗糙度對不同線寬的損耗影響是怎樣的呢？

看了這么多理論，想必大家已經累了。緩一緩，歇一歇，我們用直觀的仿真數據說話。

以M6級別板材的某帶狀線為例，走線層和參考平面銅箔均為HVLP銅箔時，走線W/S分別為： 4/4mil 、5.7/8.5mil及 8/13mil時，單位長度損耗@28GHz對比如下：

如你所知，隨著線寬的增加，單位長度走線損耗是變小的。

還是上面的例子，為了突出差異，這里僅對比了三種線寬時HVLP及STD兩種銅箔的情況：

走線W/S=4/4mil時損耗差異為0.234db/in，隨著銅箔粗糙度的增加，損耗增加了16%

走線W/S=5.7/8.5mil時損耗差異為0.192db/in，隨著銅箔粗糙度的增加，損耗增加了15%

走線W/S=8/13mil時損耗差異為0.177db/in，隨著銅箔粗糙度的增加，損耗增加了14.5%

隨著線寬的增加，走線損耗減小的趨勢符合預期，有趣的是，不同粗糙度的損耗差異居然也是變小的……

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