玻纤效应对对内skew的影响

参数对对内Skew的影响

在一个差分对中，对内skew是由PN走线Dk的差异造成的。导致Dk有差异的原因有很多，例如走线位置，core和pp的玻璃束位置，走线宽度等等。但是这些因素影响角度也不同，下图展示了一张pp和一张core层压结构中的一些变量。

固定走线位置，不断改变core玻纤和pp玻纤来获取不同位置下的对内skew。其他变量，例如线宽，core玻纤开窗宽度，PP玻纤开窗宽度也考虑在内，当一个变量变化时，其他变量保持不变，以研究单一变量的影响。

因为玻纤是一个周期性的结构，skew也会随着core玻纤位置或pp玻纤位置的改变而呈现周期性的变化。skew会跟着玻纤开窗宽度缓慢变化。skew随着线宽变化的趋势和skew随着玻纤开窗变化的趋势相反，更宽的走线具有更小的skew。很明显，走线和玻纤的相对位置支配着skew，其他变量的影响相对较小。

 最差情况对内skew分析

当差分对中的一根线处于玻纤束上，另一根处于玻纤开窗位置时，对内skew是最大的。只需手动找到这样一个位置，然后在那个小范围内精细扫描走线位置，就可以找出最大的skew。下图中，通过此方法仿真出的对内skew最大情况和测试得出的对内skew最大情况进行了比较，可以看出，仿真得出的最差情况能够覆盖测试的最差情况。

使用ULL等级的PCB，4mil Core和5 mil PP叠构研究最差情况的对内skew，下表展示了不同主流材料供应商的core和PP组合，共有五种玻璃布规格的组合。

 所有的数据见下图，可以看出，最小的skew出现在core和PP都是两张玻布的情况，最大skew则出现在1张3313 core和1张2116 PP的组合中，因为3313和2116玻纤更薄，开窗更大，所以不推荐在高速信号中使用此组合。除了3313&2116组合外，1078&3313组合skew达到了3.3ps/inch，也很大。

 在最差情况的分析中，仅仅考虑了走线的位置，其他变量被固定在了某一值，而且，一种最差情况的结果并不能反映出玻纤效应引起的skew的实际分布。实际上引起对内skew的开窗大小，2张core和pp组合以及线宽等变量是自由变化的，这也导致skew的变化也是自由分布的，这就需要使用统计学方法做进一步分析。

统计分析对内skew

不同因素对对内skew的影响有大有小，使用DOE（design of experiment）方法作进一步的分析，由于玻纤是一种周期性的结构，因此需要在一个周期内预先确定周期性玻璃编织结构的参数。例如，从 14 mils 到 23 mils 中选择用于走线偏移的core玻璃束。在这个范围内，skew会随着玻璃束的偏移呈单调性变化。

还是使用之前所述的叠层结构，从对内skew最大的角度看，1张1078和1张3313玻璃布的组合是最差的，考虑五个变量，变化范围如上表。如果有2张玻璃布，则添加一个在 2 层之间偏移的参数。线宽的分布被视为有界高斯分布，玻璃束到走线偏移和 2 层之间的偏移被视为均匀分布，玻璃布开窗宽度被视为高斯分布。根据走线方向，分析分为两个子分析，沿着经向玻璃束和纬向玻璃束。

 

 使用3D模型仿真了5个参数的54个case，又使用JMP软件进行了统计分析和预测，拟合质量如上图18。RSquare和RSquare Adj都超过了0.9，意味着拟合质量较高。图19显示了基于拟合预测公式的蒙特卡洛分析得出的skew分布，经向标准差是1.25ps，纬向标准差是0.9ps。和之前分析的最差情况相比，统计分析得出的最大skew的值更大，这是因为统计分析中加入了线宽和玻纤开窗宽变量。如果考虑99.5%的情况，经向最大skew是2.76ps/inch，纬向是2ps/inch。

下图显示了2张玻布core和2张玻布PP结构的对内skew分布，和1张玻布结构相比，2张玻布结构的skew标准差更小，意味着2张玻布结构可以减小由于玻纤效应带来的对内skew。