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作者：一博科技高速学生自媒体成员 黄刚
本文分享一种高速串行 PCB 设计中不必减少工艺老本又能很好的改善原设计信号品质的方法哈！
有没有遇到过这么一种状况。进行高速串行信号的布线时，如果收发器件都放在 TOP 层时，咱们去走高速差分信号时个别会抉择靠下的走线层，因为这样能领有比拟短的过孔残桩（以下称为过孔 stub），然而随着高速信号越来越多，咱们靠下的层都用完了，那就只能缓缓的往靠上的层去走了。
然而略微懂点高速设计实践的敌人们都晓得，每走上一层，这位 PCB 工程师心田的纠结度就会高一分，因为过孔 stub 又会多了 10 几 mil。就如同上面这个设计 case 一样，高速线从上面的第 22 层始终走到了下面第 7 层，那第 7 层走高速信号的话，间隔 bottom 层可能曾经有近 100mil 了……
当然，其实大家也不须要太慌了，毕竟有一项十分好的加工工艺叫做背钻，也就是通过从相同方向进行二次钻孔的形式把多余的 stub 去掉，置信常常关注高速学生的敌人们都对这项工艺耳熟能详了，这里就不开展来解释了。
然而大家又须要晓得一点，那就是背钻是一项额定的工序，什么叫额定，也就是在失常工艺流程外额定减少老本的工艺，因而对于设计者是不便的，然而总的老本会回升。对于一些重视老本的产品和公司来说，大批量之后这也是一笔很大的费用。然而如果高速信号的速率去到一个绝对比拟高的程度了，不背钻但又走在凑近 TOP 层的走线层，整个项目组都拿不定主见！
面对这种高速线背钻都减少老本，不背钻又因为 stub 太长不能满足信号品质的窘境，国外某出名公司通过一个翻新的办法胜利的解决了。高速学生也在一些场合上提到过，它就是“U-turn”！这篇文章的重点就是从测试数据上介绍 U -turn 的原理和作用。首先咱们说说原理，U-turn 的核心思想就是通过把一个长 stub 的换层过孔用两个短 stub 的组合过孔来代替，一般来说这两个过孔会是一个通孔和一个短 stub 的孔，这样就造成了一个环回，胜利的把一个长 stub 的孔变成了短 stub，代价只是减少了一个通孔而已。例如 1 到 3 层的 stub 孔变成了 1 到 bottom 层，再从 bottom 层打回到 3 层，这样使得原本是从 3 层到 bottom 的长 stub 变成了 3 层到 top 层的短 stub。
看起来是一个很美好的解决方案，然而不晓得实用性怎么样呢？高速学生顺便用测试板的模式给大家答案。咱们做了几组比照的网络，包含了一根原始长 stub 不背钻的设计，一根长 stub 背钻的设计和一个用 U -turn 办法的设计，如下所示，通过形容的名字大家也能分分明了吧！
咱们先看看 S 参数的后果，从回波损耗和插损损耗的角度来察看，从后果看也很合乎咱们的预期。
从后果上看，长 stub 孔不背钻，因为 stub 长度超过 80mil，于是会在绝对低频的地位（本 case 在 14GHz）产生一个微小的谐振点，依据咱们的 SI 实践，在这个频点有 -50dB 的损耗，那就基本上等于开路。咱们最关注的 U -turn 和长 stub 背钻后的后果比照的话，能看到 U -turn 的成果确实非常明显，它仅仅比背钻的设计略差一点，然而比起不背钻的状况却有了超级微小的改善。
依照高速学生的习惯。这个时候必定会为一些不太理解 S 参数的敌人们送上咱们的时域眼图比照后果。咱们别离在下面 3 组链路中验证 10Gbps 和 25Gbps 速率的眼图后果比照。
首先咱们来看看在 3 组链路中跑 10Gbps 速率的眼图后果。从 10Gbps 的后果上能够看到，U-turn 和背钻的后果十分靠近，两者在性能上并没有太大的区别，另外也能看到长 stub 孔不背钻的状况下，在 10Gbps 这个不算太高的速率上曾经有显著的落伍，开始差于其余两种设计。
那咱们再来看看 25Gbps 这样高速率下的眼图比照哈。
在这个速率下任何的设计细节都会体现在眼图后果差别上，因而从后果比照能看到，U-turn 因为还是多了一个通孔和有一段短 stub 的过孔，因而这个差别在 25Gbps 的眼图下 U -turn 和长 stub 背钻也拉开了肯定的差距，然而 U -turn 比照长 stub 孔不背钻的原始设计还是有微小的劣势，因为这个时候长 stub 又不背钻状况下，眼图根本为零，也就等同于没有能量能传输过来。
最初做一个简略的总结，U-turn 确实是一种很好的折中办法，它很好的解决老本和性能之间的矛盾，在一个不太高的速率下（例如 10Gbps 的速率下）可能很好的维持性能而不须要额定减少背钻带来的老本。对于某些对老本要求很高的我的项目和产品来说，可能是一个很好的福音哈。
