本文介紹了在高速SI應(yīng)用中對各種層壓材料進(jìn)行介電常數(shù)（Dk）和介電損耗（Df）精確提取的方法。 TOD去嵌算法和優(yōu)化算法用于該Dk / Df提取流程。 由此得到的頻變材料參數(shù)模型可以用于市場上的任何電磁場仿真工具。

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簡介

芯禾科技SnpExpert工具，提供了一種快速了解系統(tǒng)中無源互連器件電氣特性的方法，不僅可以查看S參數(shù)頻域特性，還可以查看時域反射結(jié)果（TDR）。該方案亮點(diǎn)包括：差分對和victim/aggressor設(shè)置的一鍵定義，以及內(nèi)置的NEXT/FEXT/PSXT/ILD/ICR和ICN，允許用戶快速評估串?dāng)_；內(nèi)置delay和skew計算器無需繁瑣的電路原理圖繪制；采用內(nèi)置IEEE 802.3ap，802.3ba，802.3bj，SAS，PCIe，SATA，USB和OIF CEI 25G / 28G的合規(guī)性指標(biāo)可快速顯示S參數(shù)合規(guī)性；內(nèi)置模板自動執(zhí)行從S參數(shù)繪圖到生成Word或PPT報告的流程；TOD方法幫助SI工程師通過去除夾具效應(yīng)來快速獲得DUT結(jié)果；使用均衡和預(yù)加重技術(shù)進(jìn)行精確的NRZ和PAM-4眼圖計算，幫助SI工程師獲得關(guān)于高速通道性能的直觀感受。

圖1 SnpExpert 用戶界面

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Through-Only De-embedding(TOD)

為了計算介電常數(shù)（Dk）和介電損耗（Df），需要制作常規(guī)的傳輸線結(jié)構(gòu)，以探索PCB材料的射頻和微波參數(shù)。 SnpExpert為設(shè)計人員提供了一種簡單的方法，可以從復(fù)合測量中去嵌夾具，以提取DUT特性，這對于對稱和非對稱夾具結(jié)構(gòu)的測試、測量和dk / df提取至關(guān)重要。

圖2 Through-Only De-embedding 流程

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快速 2D RLGC 求解器

我們在Dk / Df提取流程中集成了具有因果介電模型和表面粗糙度模型的基于2D FEM的RLGC快速場求解器，這能顯著提高PCB材料特性的提取精度。 Dk / Df提取流程將重復(fù)調(diào)用RLGC求解器，直到插入損耗的幅度和相位滿足收斂誤差。

圖3 2D RLGC 求解器

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Dk/Df 提取流程中的遺傳算法

在Dk/Df和表面粗糙度的初始猜測之后，我們使用了基于自然選擇過程的改進(jìn)遺傳算法（GA）優(yōu)化來適配IL，這顯著減少了在Dk / Df提取中調(diào)用2D FEM RLGC求解器的迭代次數(shù)。

圖4 基于遺傳算法的 IL 匹配過程

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總結(jié)

本文描述了基于TOD和GA優(yōu)化算法的Dk / Df提取流程，適用于高速和寬帶應(yīng)用。 該流程可以顯著簡化具因果性的電介質(zhì)模型和表面粗糙度模型的提取。

圖5 dk 與 df 曲線