【導(dǎo)讀】在224Gbps及更高速率的高速數(shù)字系統(tǒng)中，差分信號(hào)的時(shí)序偏差早已不再是可以忽略的細(xì)節(jié)，線纜Skew的細(xì)微失控，就可能直接導(dǎo)致信號(hào)完整性崩盤(pán)、系統(tǒng)誤碼率飆升。來(lái)自Samtec首席技術(shù)專家布蘭登?戈?duì)柌┦康倪@場(chǎng)深度技術(shù)分享，跳出了常規(guī)認(rèn)知里“skew只是長(zhǎng)度不匹配”的簡(jiǎn)單誤區(qū)，為我們拆解了線纜skew背后的底層邏輯與工程落地的核心要點(diǎn)。
本次的文章來(lái)源于Samtec首席技術(shù)專家兼總監(jiān)布蘭登?戈?duì)枺˙randon Gore）博士對(duì)線纜Skew的一次深入分享探討。
我們截取了部分討論的重點(diǎn)內(nèi)容。一如既往，分享給大家，希望拋磚引玉，帶來(lái)一些不一樣的思考。
讓我們以一問(wèn)一答，進(jìn)入今天的硬核技術(shù)分享~
“電纜線對(duì)內(nèi)Skew有哪些類型？”
我們一般依據(jù)屏蔽層內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體數(shù)量來(lái)對(duì)電纜進(jìn)行分類。在高速數(shù)字測(cè)試場(chǎng)景中，會(huì)用到同軸電纜（只有一根中心導(dǎo)體）；而在高速數(shù)字應(yīng)用里，則會(huì)采用雙同軸電纜（有兩根導(dǎo)體），以此來(lái)適配差分信號(hào)。
傳統(tǒng)觀念里的skew指的是，同軸電纜由于物理長(zhǎng)度不匹配而產(chǎn)生的相位延遲差異。這種情況主要出現(xiàn)在精密射頻測(cè)試電纜的應(yīng)用中，在這類應(yīng)用里，電纜之間的物理幾何匹配能夠得到很好的控制。就拿Samtec的Bulls Eye? 精密射頻布線系統(tǒng)在差分對(duì)中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，此時(shí)的skew主要是由長(zhǎng)度不匹配造成的，并且和頻率沒(méi)有關(guān)系。如果測(cè)試設(shè)備沒(méi)有對(duì)這種與頻率無(wú)關(guān)的恒定延遲skew進(jìn)行校正，那么隨著頻率的升高，會(huì)造成嚴(yán)重的差分信號(hào)損耗。這就是為什么在測(cè)試應(yīng)用中，相位匹配的線對(duì)如此重要（Samtec的標(biāo)準(zhǔn)配置能夠?qū)崿F(xiàn)低至2皮秒的相位匹配）。
和未耦合的同軸電纜相比，雙同軸電纜（其絕緣導(dǎo)體被包裹在屏蔽層內(nèi)）會(huì)產(chǎn)生非常高的線對(duì)內(nèi)耦合系數(shù)。這個(gè)耦合系數(shù)會(huì)隨著頻率的升高而增大，從而在頻率升高時(shí)，限制由延遲skew導(dǎo)致的信號(hào)損耗。此外，高耦合系數(shù)對(duì)導(dǎo)體和屏蔽層之間幾何形狀的對(duì)稱性提出了更高的要求。任何不對(duì)稱的情況都會(huì)表現(xiàn)為與頻率相關(guān)的skew，而且在較低頻率時(shí)，這種skew往往會(huì)更明顯。
“為什么理解Skew很重要？”
理解skew產(chǎn)生的原因（從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，就是差分對(duì)內(nèi)存在任何物理上的不匹配），并且從系統(tǒng)層面量化這種影響，不僅有助于設(shè)計(jì)出最優(yōu)的電纜結(jié)構(gòu)，還能為系統(tǒng)內(nèi)的管理提供指導(dǎo)原則。要充分發(fā)揮差分信號(hào)的優(yōu)勢(shì)，根本在于確保線對(duì)內(nèi)的每個(gè)信號(hào)都能在合適的時(shí)序窗口內(nèi)到達(dá)，并且具有對(duì)稱的失真。
并不是所有的雙同軸電纜構(gòu)造都一樣，所以動(dòng)態(tài)移動(dòng)、溫度、skew或者延遲對(duì)信號(hào)的影響不能一概而論。例如，Samtec的Eye Speed?電纜技術(shù)采用了先進(jìn)的共擠工藝，將導(dǎo)體在同一電介質(zhì)中一起擠出，這樣就幾乎不存在相位延遲不匹配的問(wèn)題，同時(shí)在導(dǎo)體和屏蔽層之間實(shí)現(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先的對(duì)稱性。
另外，因?yàn)殡娎|不是剛性結(jié)構(gòu)，所以它們的構(gòu)造方式在使用過(guò)程中對(duì)skew性能起著重要的作用。電纜的彎曲，尤其是小半徑的彎曲，可能會(huì)引入不對(duì)稱性，從而給系統(tǒng)帶來(lái)不利的skew。
“除了線對(duì)內(nèi)Skew，是否有其他類型？他們是什么？”
是的。線對(duì)內(nèi)skew是比較同一線對(duì)中的兩個(gè)信號(hào)（例如雙同軸電纜內(nèi)的差分對(duì)信號(hào)），而線對(duì)間skew則是比較兩個(gè)差分對(duì)（雙同軸電纜與雙同軸電纜之間）
“在如今的高速率環(huán)境下，哪種Skew個(gè)具挑戰(zhàn)性？”
兩者都很重要，并且都會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。不過(guò)，線對(duì)內(nèi)skew是在電纜層面進(jìn)行管理的，而線對(duì)間skew則是在組件層面進(jìn)行管理的。決定線對(duì)間skew重要性的，更多是信號(hào)協(xié)議，而不是信號(hào)速率。系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須為這兩種類型的skew做好規(guī)劃。然而，隨著系統(tǒng)速度朝著224 Gbps及更高的方向發(fā)展，將線對(duì)內(nèi)skew控制在極低且可預(yù)測(cè)的水平尤為重要。
“哪些因素會(huì)影響電纜線對(duì)內(nèi)Skew？”
電纜的構(gòu)造、制造過(guò)程中使用的材料以及工藝，都會(huì)影響電纜最終的skew性能（也就是電纜的skew能達(dá)到多低的水平）。
“Samtec能提供哪些幫助？”
Samtec的Eye Speed? 雙同軸電纜技術(shù)是專門(mén)為管理skew而設(shè)計(jì)的，它采用了先進(jìn)的共擠技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)導(dǎo)體之間的緊密耦合，能夠提供行業(yè)領(lǐng)先的性能。我們新的224 Gbps 雙同軸電纜技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)極低的skew，最大skew僅為 1.75 皮秒。
Eye Speed? 電纜技術(shù)能夠支持下一代應(yīng)用的超高密度和高性能需求，它與Samtec的高性能連接器結(jié)合使用，可以打造出行業(yè)領(lǐng)先的Flyover? 電纜解決方案。Flyover? 技術(shù)通過(guò)高性能電纜組件對(duì)信號(hào)進(jìn)行路由，從而延長(zhǎng)了信號(hào)的傳輸距離，提高了整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)完整性和散熱性能。
總結(jié)
這場(chǎng)硬核問(wèn)答分享，清晰區(qū)分了高速場(chǎng)景下兩類核心線纜skew的差異：一類是由物理長(zhǎng)度不匹配帶來(lái)的、與頻率無(wú)關(guān)的同軸電纜skew，另一類是由導(dǎo)體與屏蔽層幾何不對(duì)稱引發(fā)的、低頻段更明顯的雙同軸電纜頻率相關(guān)skew，同時(shí)明確了線對(duì)內(nèi)skew與線對(duì)間skew在不同高速系統(tǒng)中的管控優(yōu)先級(jí)。而Samtec依托Eye Speed?共擠雙同軸電纜技術(shù)實(shí)現(xiàn)的1.75皮秒極低skew性能，搭配Flyover?線纜路由方案，也為224Gbps及下一代超高速系統(tǒng)的信號(hào)完整性難題，提供了經(jīng)過(guò)工程驗(yàn)證的成熟落地路徑。
