高速板材為什么貴？單看這一點(diǎn)你們就明白了！
發(fā)布時(shí)間：2024-04-09 09:57
高速先生成員--黃剛
高速先生作為公司的技術(shù)前沿分隊(duì)，接觸到不同類型的PCB產(chǎn)品，也看到不同的客戶所使用的PCB板材各有不同。有的客戶的產(chǎn)品在板材這一塊一直用普通FR4也沒(méi)有問(wèn)題，有的客戶的產(chǎn)品就一直用高速板材，還有的客戶本來(lái)用高速板材，經(jīng)過(guò)高速先生仿真驗(yàn)證后改用普通板材，當(dāng)然還有的客戶狠一狠心，就用最好的吧……
很多客戶沒(méi)用過(guò)高速板材，但是不代表不知道高速板材比較貴！是的， 相對(duì)于出貨量最大的普通FR4板材，高速板材的價(jià)格的確會(huì)相對(duì)高很多。貴就算了，還有隨之而來(lái)的時(shí)間成本，因?yàn)橐话愀咚侔宀倪€有備料周期，動(dòng)不動(dòng)就2-3周，而普通FR4板材一般情況下板廠都有現(xiàn)成的物料，直接設(shè)計(jì)完就可以加工。無(wú)論是從精神上還是物質(zhì)上來(lái)說(shuō)，高速板材都是真的“貴”??！那弱弱的問(wèn)一句，既然那么貴，為什么有的客戶還“硬”要用呢？
行！高速先生今天就從大家最容易接受的角度來(lái)說(shuō)清楚高速板材又貴又受歡迎的原因哈！那就是損耗！我們都說(shuō)高速板材的損耗小，那我們今天就通過(guò)具體的仿真數(shù)據(jù)來(lái)量化一下，到底比普通FR4板材小多少？既然說(shuō)到這份上了，我們就玩一把大的！我們直接來(lái)對(duì)比下市面上的損耗最大的普通FR4級(jí)別板材和損耗最小的M8級(jí)別板材（在樹(shù)脂類型相同的體系下）的損耗量化情況。因?yàn)楦咚傧壬ツ陝倓偼瓿闪藢?duì)M8級(jí)別板材的測(cè)試，因此得到了它的第一手損耗測(cè)試數(shù)據(jù)哈！
說(shuō)到損耗，那首先我們要知道影響損耗的板材電性能參數(shù)有哪些。當(dāng)然在提到參數(shù)之前，我們先得說(shuō)說(shuō)PCB走線的損耗到底有幾部分組成！其實(shí)這個(gè)概念高速先生之前已經(jīng)提過(guò)很多次了，主要分為導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗（還有很少一部分輻射損耗）。回歸到板材的電性能參數(shù)上，主要就是這幾個(gè)參數(shù)了：影響導(dǎo)體損耗的線寬和銅箔粗糙度以及影響介質(zhì)損耗的板材DF值。在線寬相同的情況下，那就變成2個(gè)因素，板材的DF和銅箔粗糙度。如果粗糙度也能一樣的話（事實(shí)上不可能哈，下面會(huì)說(shuō)），那就是妥妥的一個(gè)因素，板材的DF值。
那我們首先快速來(lái)看看板材的DF值的對(duì)比，在普通FR4和M8級(jí)別板材中，DF的對(duì)比其實(shí)是很強(qiáng)烈的！
還有一個(gè)連帶因素就是，普通FR4板材能標(biāo)配的銅箔類型主要是STD銅箔，M8標(biāo)配的是HVLP3的銅箔，我們?cè)賮?lái)看看兩種銅箔的RZ值的對(duì)比哈！
那到底這些冷冰冰的數(shù)據(jù)能不能量化成具體的損耗值呢？OK，仿真可以輕松的做到這一點(diǎn)。我們?cè)趦煞N板材上所走傳輸線的線寬相同的情況下來(lái)做個(gè)對(duì)比。單位inch情況下的損耗差距就是這樣子了！
怎么樣，這個(gè)差別有沒(méi)有你們想象中的大呢？另外為什么我們要標(biāo)出兩個(gè)頻點(diǎn)的損耗值，一個(gè)是14GHz，一個(gè)是28GHz呢？另外這就是目前高速信號(hào)比較常見(jiàn)的基頻速率，14GHz可以對(duì)應(yīng)25G的nrz信號(hào)，也因?yàn)閷?duì)應(yīng)搭配56G的pam4信號(hào)。而28GHz則對(duì)應(yīng)目前比較top的112G的應(yīng)用了。
如果覺(jué)得無(wú)源的損耗也不是很直觀的話，那我們把損耗轉(zhuǎn)化為時(shí)域的眼圖來(lái)看看？我們找到理想的發(fā)送信號(hào)的模型，峰峰值為1V。首先來(lái)看看入門(mén)級(jí)的25G信號(hào)，其實(shí)目前很多客戶已經(jīng)做到這個(gè)量級(jí)的產(chǎn)品了。1inch的25G信號(hào)其實(shí)普通FR4板材的眼圖也是很大裕量的，更不用說(shuō)M8了！
所以在25G這個(gè)量級(jí)下，其實(shí)幾個(gè)inch的走線也有可能用FR4板材搞掂的。事實(shí)上，我們也幫助不少的客戶實(shí)現(xiàn)了這種降成本的方案。當(dāng)然，在25G這個(gè)級(jí)別產(chǎn)品出來(lái)的時(shí)候，M8級(jí)別都沒(méi)有呢，因此肯定也不會(huì)在25G這個(gè)級(jí)別考慮M8那么高端的板材。
那M8是什么時(shí)候出來(lái)的呢，其實(shí)M8出來(lái)的時(shí)候112G產(chǎn)品應(yīng)用已經(jīng)慢慢起來(lái)了！你可以認(rèn)為M8就是專門(mén)為112G應(yīng)用去研發(fā)的板材哈！既然都說(shuō)到這了，就直接來(lái)看112G的眼圖吧。哪怕你們不會(huì)有112G的產(chǎn)品應(yīng)用，也沒(méi)接觸過(guò)M8級(jí)別的板材，但是你肯定也知道112G速率下應(yīng)該不能再用普通FR4板材了吧！
當(dāng)然你們也別把112G想得那么恐怖，1inch的FR4板材走線損耗還是能hold住的！
不過(guò)你們也別覺(jué)得能多厲害，因?yàn)槠胀‵R4板材也僅僅能hold住1inch的走線而已，再走多1inch它就……
相比之下，M8級(jí)別板材顯然不止2inch的裕量！
好，本文的內(nèi)容就說(shuō)到這了。稍微總結(jié)下，首先我們從大家最容易理解的損耗的角度來(lái)對(duì)比了普通FR4板材和M8級(jí)別兩種極端板材的性能。當(dāng)然其實(shí)在背后推動(dòng)高速板材發(fā)展的就是產(chǎn)品的速率了，速率不斷提高，單位inch的損耗不斷增大，而接收芯片的閾值卻不會(huì)無(wú)限的降低，產(chǎn)品的走線也不可能無(wú)限的變短，這就導(dǎo)致了在高速率下還想獲得良好的誤碼率越來(lái)越難，因此這些看上去很貴的板材也不得不用。事實(shí)上，在真正應(yīng)用的場(chǎng)景下，我們選擇這些高速板材也不僅僅是為了損耗這個(gè)單一的因素，至于還有什么其他因素，那就作為問(wèn)題去問(wèn)問(wèn)大家吧！
問(wèn)題來(lái)了
選用高速板材除了損耗小這個(gè)因素外，我們還有哪些考慮的因素嗎？
