TX RX分層有什么意義？

來源：高速先生

對于TX、RX分層這件事，我常會(huì)聽到3種聲音：

“什么是分層？額……那你看著辦嘍”

“為什么讓我分層，以前的產(chǎn)品都沒分層，不也跑得好好的嗎？”

“為什么不給我分層，別人都說要分層，你這樣做，我的產(chǎn)品到時(shí)候不會(huì)出問題嗎？”

對于第一種看著辦型的佛系客戶，個(gè)人表示很喜歡！那是相當(dāng)信任我們呀~~

對于后面兩種聲音：分層的意義是什么？什么情況必須分層？今天就來答疑解惑，用數(shù)據(jù)說話。

1. 非過孔區(qū)域，TX、RX同層走線

我們所說的TX、RX分層，主要為了解決BGA區(qū)域、連接器區(qū)域的過孔與線的串?dāng)_，在BGA出線時(shí)TX、RX實(shí)現(xiàn)了分層，那么在BGA外部自然而然也是分層的。

我們先看看BGA外部TX、RX不分層（即TX、RX同層走線）的情況，串?dāng)_有多大。

在上圖所示的結(jié)構(gòu)中，TX、RX同層布線，差分線的線寬/線距一樣，W/S1=6mil/9mil，當(dāng)TX、RX之間的線間距S2沒有按照3W或5H的線間距做，而是小于3W時(shí)（仿真用15mil），走線長度1inch時(shí)，TX與RX之間的近端串?dāng)_NEXT的量在48dB，如下圖所示：

圖1：線對線的串?dāng)_@1inch

圖1：線對線的串?dāng)_@20inch

從上面圖1、2可以看到，只要按照常規(guī)3W或5H的線間距去要求TX與Rx之間的距離，近端串?dāng)_、遠(yuǎn)端串?dāng)_量在45dB以下，并不大，是可以接受的。

2. 過孔區(qū)域，TX、RX同層走線

BGA區(qū)域、連接器區(qū)域是一個(gè)道理，都是過孔集中區(qū)域，且過孔之間的間距固定，Trace只能在狹小空間里穿過。下面我們就僅以BGA區(qū)域?yàn)槔M(jìn)行說明。

任何產(chǎn)品都要用芯片，有芯片就繞不開BGA區(qū)域布線問題。假如TX、RX不分層，而采用同層出線，比如下圖所示，TX、RX都從layer6出線：

BGA區(qū)域最常用的換層過孔是0.2mm的Via（具體尺寸是完成孔徑8mil、焊盤直徑18mil、反焊盤直徑27mil）。

在這種情況下，在12.5GHz處TX對RX的近端串?dāng)_量是47.5dB。

當(dāng)然有同學(xué)會(huì)覺得47.5dB的近端串?dāng)_依然很小啊，但是這47.5dB聯(lián)系實(shí)際產(chǎn)品，看看情況如何？

情況1：在實(shí)際產(chǎn)品中，在BGA區(qū)域TX信號(hào)是芯片剛剛發(fā)出來的未經(jīng)衰減，信號(hào)幅度高達(dá)800~1200mVpp，但是RX信號(hào)是翻山越嶺、跑了二三十inch，信號(hào)幅度只有100mVpp，情況差的只有80mVpp。80mVpp的柔弱信號(hào)是否扛得住來自1200mVpp壯漢的小拳拳？

情況2：BGA區(qū)域都是把TX/RX pin map集中在一起，意思就是80mVpp的RX信號(hào)左右各站了一個(gè)1200mVpp的TX壯漢，兩個(gè)壯漢左右開弓的小拳拳，是否還扛得??？

情況3：再配合背板，至少要涉及兩個(gè)連接器，有時(shí)可能需要穿過多個(gè)其它線卡的連接器，也就是說80mVpp的Rx信號(hào)在到達(dá)接收芯片端之前，已經(jīng)挨了各種規(guī)格的小拳拳，有來自1000mVpp的、來自800mVpp的、600mVpp的……

情況4：加工環(huán)節(jié)的層偏，會(huì)讓1200mVpp的TX信號(hào)貼近80mVpp的RX，小拳拳近了，打的更疼了。

總結(jié)下來就是：不同的鏈路對于47.5dB@12.5GHz的串?dāng)_容忍度是不同的，比如下圖所示，當(dāng)通道插損只有11dB時(shí)，它能扛8個(gè)47.5dB @12.5GHz的串?dāng)_，但是當(dāng)你的通道插損達(dá)到20dB時(shí)，連4個(gè)47.5dB @12.5GHz的串?dāng)_都扛不住了的。

如果我們在考慮層偏的惡化效果，比如層偏3mil，使得線離過孔更近了，如下圖所示：

同樣通道插損只有11dB時(shí)，在同樣的布線情況下，只是在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)發(fā)生了層偏，原本能抗8個(gè)47.5dB @12.5GHz的串?dāng)_，現(xiàn)在連4個(gè)都扛不住了。層偏量對串?dāng)_的影響會(huì)使得預(yù)計(jì)的系統(tǒng)裕量急劇減??！

對于信號(hào)速率不高、RX走線長度不長、只經(jīng)過一兩個(gè)過孔區(qū)域的情況下，換句話說，就是Rx自身體質(zhì)不錯(cuò)，扛揍，在加上旁邊的小拳拳也不多的情況下，可以TX/RX同層。不同的系統(tǒng)能扛不同的串?dāng)_，只是在前期如果實(shí)行了TX、Rx分層，能省很多事。