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了解仿真中的互连电阻和瞬态
互连电阻和阻抗是控制PCB和IC中瞬态信号行为的两个重要概念，在互连设计阶段需要考虑这些重要概念。无论是在FR4还是有损芯片上布线，都需要使用布局前仿真工具评估设备的行为，以确保信号表现出预期的效果。这是要在互连电阻和阻抗的任何电路仿真中包括的要点。
PCB与IC互连电阻和阻抗
回到您的电子学101类，您应该回想起确定互连电阻的原因：
形成互连的金属的电导率；
互连的截面积；
互连的总长度。
这只是电阻部分，但即使在高频下也仍然存在一些电抗部分。实际上，导体中的集肤效应为互连阻抗提供了新的电阻性和电抗性。这些要点适用于PCB互连和IC互连。互连的阻抗及其与负载组件的匹配将决定通过系统的功率传输，但是瞬态信号的行为在高速/高频系统中变得更加重要。
实际的互连不仅仅是电阻性的，在互连的整个长度上都有寄生电容和电感。在检查IC和PCB互连的电路模型时，您需要使用标准的传输线模型。集总元素模型是了解互连阻抗及其与互连几何关系的强大工具。通常，您会串联级联多个部分（例如，像Pi过滤器一样）。另外，集总电路模型可以使用单位长度等效电路值进行汇总，如下所示。
更高级的模型应使用大量的集总元素，以提供更准确的瞬态分析结果。对于IC和PCB中的实际互连，上述等效电路的不同部分将对互连阻抗起主要作用。当您要关注将主导信号行为的关键电路元件时，这是要考虑的重要点。
主导互连阻抗的因素是什么？
在PCB中，电阻和电容共同决定整体互连阻抗。这是因为PCB上的走线的横截面面积比其IC对应的横截面积大，因此它们的电阻低于沿着互连线的电感性阻抗。一旦信号带宽达到10 GHz，趋肤效应就开始在PCB传输线中变得重要，并且阻抗将开始增加，超过标准饱和值。
在集成电路内，互连电阻的贡献更大，这仅仅是因为导体的横截面积较小。这超过了集成电路中使用的较短的走线长度。但是电感呢？电感和电容仍然结合在一起，产生的互连阻抗比IC中的缓冲级要小。
那么为什么互连电阻很重要？这里的重点是由IC中的互连电阻和寄生电容产生的RC延迟，这两者都比PCB中的相应值大得多。驱动晶体管具有一些输出电容，应将其包括在电路仿真中。由输出电容和互连电阻产生的组合RC延迟会减慢信号上升时间。随着晶体管的规模越来越小，电容的平方规模也越来越大，从而导致互连线的延迟在较小的技术节点处增加（见下文）。
在存在上述等效电路元件的情况下，预布局仿真可以很好地说明信号行为，但在两个方面仍存在不足：色散和趋肤效应损耗。但是，通过检查电路电流的相位和大小或提供电路中特定组件的压降测量值，以瞬态分析形式进行的布局前仿真对于电路分析特别有价值。
在设计阶段还需要考虑其他重要的寄生因素，例如键合线电感，因为它们会导致传播延迟，并且会改变互连阻抗。但是，计算互连预仿真的寄生参数可以缩短计算时间并通过参数提取和提供准确的模型来加快设计周期。考虑到信号行为的这些重要方面，需要3D场求解器或更先进的分析技术。
真正的互连需要3D场求解器
布局前的仿真功能无法解决因集肤效应引起的互连电阻和阻抗变化，也无法适当解决介电基板中的色散问题。通过时域预布局仿真可以很好地了解瞬态信号的行为，但是要使设计达到更高的水平，则需要使用3D 电磁场求解器进行布局后仿真。
利用正确的仿真功能，您可以直接解决介电色散，导体中的趋肤效应以及封装/电路板几何形状的问题，而无需使用等效电路模型。这使您可以更真实地了解信号行为，并帮助您评估等效电路模型的准确性。