本文主要是介绍SI案例分享--PCB通孔互连新技术的应用（VeCS），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
目录
1 VeCS技术简介
2 三维建模仿真对比分析
2.1 S参数对比
2.2 TDR对比
2.3 串扰对比
3 测试对比分析
3.1 通道串扰对比01
3.2 通道串扰对比02
4 总结
参考文献
1 VeCS技术简介
垂直导电结构（VeCS--Vertical conductive structure）是一种新的先进的不同PCB层信号转换的互连技术，旨在满足更多变的PCB设计的需求。
如下的流程图展示了VeCS的制造工艺步骤，根据设备和PCB工厂的配置，还可以根据具体需求进行参数调整，整个工艺分为八个步骤：
Step 01：PS-0.5，在一个内层布局的差分焊盘处，以焊盘圆心为坐标点，从Layout顶部切割一个宽度为0.5mm的椭圆形槽口，并纵向延伸到差分焊盘下方0.1mm处；
Step 02：GS-0.3，在Step 01所开槽体基础上，再从Layout顶部切割一个宽度为0.3mm的椭圆形槽口，并纵向延伸到差分焊盘下方相邻接地参考面再往下0.1mm处；
Step 03：Cu plate，在Step 01所开槽体的边沿轮廓上电镀一层25~30um厚的铜；
Step 04：Resin fill，在腔体中填充树脂；
Step 05：CS-0.3，在差分焊盘左右和中间的间隔处，分别切割出宽度为0.3mm的椭圆形槽口，并纵向延伸到差分焊盘下方0.15mm处，以分离VeCS和GND；
Step 06：BS-0.3，在Step 01所开槽体中心，再次切割出宽度为0.3mm的椭圆形槽口，并纵向延伸到内层接地参考面往下0.15mm处，以进一步分离VeCS和GND；
Step 07：Resin fill，再次在腔体中填充树脂；
Step 08：O/L plating，在Layout顶层对应的位置摆放信号焊盘。
上述描述的是直通的槽体结构，VeCS还可以是盲插和埋入式的。
最终的直通效果如下图所示，相比于传统的差分通孔构造，VeCS将通孔互连改进为走线形式，并配以半椭圆形的参考面，该结构可近似于共面微带线。
2 三维建模仿真对比分析
基于上述的新互连构造，本文通过全波模拟和测量，从TDR、S参数和串扰三个方面研究了VeCS的电学性能。 为了准确地评估VeCS的电气性能，使用全波模拟软件（HFSS）来预测一个高达70 GHz的差分信道的S参数，VeCS的三维模型如下图所示，差分微带线位于顶层上，带状线则位于L14层。
为了进行对比测试，采用相同的结构尺寸，设计了如下图所示的传统差分通孔。 如需了解上述两种结构的具体参数，可通过原文进行查阅，本文不做赘述。
2.1 S参数对比
上述两种互连结构的无源参数仿真对比结果表明，在40 GHz以上，VeCS的Sdd21性能明显好于传统结构，同时，在10-50 GHz的频段，VeCS的Sdd11明显比传统通道优化至少5 dB。
2.2 TDR对比
TDR的仿真对比结果显示，在激励源上升沿为15ps的情况下，传统差分孔的阻抗飙升至114ohm，而VeCS结构的峰值阻抗为104ohm，得益于VeCS有一个连续的参考平面，而传统差分孔会带来更大的环路感抗。
2.3 串扰对比
除此之外，如下图所示，设计了四对差分孔的组合布局三维模型以用于研究通道串扰性能。
串扰的仿真对比结果表明，在不同差分互连通道的远端串扰中，VeCS模型的串扰都远小于传统模型的串扰，局部差异更是高达20dB，因为与传统结构相比，VeCS的半椭圆形接地构造起到了有效的屏蔽作用。
3 测试对比分析
为了进一步验证VeCS技术的优势，对设计的PCB的S参数进行了实际测量，采用VeCS和传统结构的高速通道互连PCB如下图所示，白色虚线所示，为高速通道中长度为2.5英寸的互连带状走线。
3.1 通道串扰对比01
第一组数据，比较了距离较近的两组互连通道之间的串扰情况（下图中白色虚线所示）。
测试结果对比表明，正如全波模拟所预测的一样，与传统的通孔互连技术相比，VeCS技术大大减轻了FEXT和NEXT，在60 GHz的频率以下尤为明显。
3.2 通道串扰对比02
第二组数据，比较了距离较远的两组互连通道之间的串扰情况（下图中白色虚线所示）。
这一组的测试结果对比同样表明，VeCS技术几乎可以在所测全频段内有效减轻了FEXT和NEXT。
4 总结
本文介绍了VeCS的物理结构和制造过程，并通过全波仿真模拟和测量，分析了VeCS的电性能，并与传统的测量方法进行了比较。结果表明，由于有一个连续的参考平面，VeCS的TDR阻抗可以很容易地控制到目标阻抗，同时可以大大减轻信道上的串扰，的确是一种性能不错的PCB互连创新设计方案。
参考文献
VeCS Principles | NextGIn Technology (nextgin-tech.com)
本文翻译整理自DesignCon 2024中发表的“Vertical Conductive Structure Technology: Simulation and Measurement”。
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