【導(dǎo)讀】在224Gbps及更高速率的高速數(shù)字系統(tǒng)中，差分信號的時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)致信號完整性崩盤、系統(tǒng)誤碼率飆升。來自Samtec首席技術(shù)專家布蘭登?戈爾博士的這場深度技術(shù)分享，跳出了常規(guī)認(rèn)知里“skew只是長度不匹配”的簡單誤區(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。
本次的文章來源于Samtec首席技術(shù)專家兼總監(jiān)布蘭登?戈爾（Brandon Gore）博士對線纜Skew的一次深入分享探討。
我們截取了部分討論的重點內(nèi)容。一如既往，分享給大家，希望拋磚引玉，帶來一些不一樣的思考。
讓我們以一問一答，進入今天的硬核技術(shù)分享~
“電纜線對內(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)量來對電纜進行分類。在高速數(shù)字測試場景中，會用到同軸電纜（只有一根中心導(dǎo)體）；而在高速數(shù)字應(yīng)用里，則會采用雙同軸電纜（有兩根導(dǎo)體），以此來適配差分信號。
傳統(tǒng)觀念里的skew指的是，同軸電纜由于物理長度不匹配而產(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)在差分對中的應(yīng)用來說，此時的skew主要是由長度不匹配造成的，并且和頻率沒有關(guān)系。如果測試設(shè)備沒有對這種與頻率無關(guān)的恒定延遲skew進行校正，那么隨著頻率的升高，會造成嚴(yán)重的差分信號損耗。這就是為什么在測試應(yīng)用中，相位匹配的線對如此重要（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)）會產(chǎn)生非常高的線對內(nèi)耦合系數(shù)。這個耦合系數(shù)會隨著頻率的升高而增大，從而在頻率升高時，限制由延遲skew導(dǎo)致的信號損耗。此外，高耦合系數(shù)對導(dǎo)體和屏蔽層之間幾何形狀的對稱性提出了更高的要求。任何不對稱的情況都會表現(xiàn)為與頻率相關(guān)的skew，而且在較低頻率時，這種skew往往會更明顯。
“為什么理解Skew很重要？”
理解skew產(chǎn)生的原因（從本質(zhì)上來說，就是差分對內(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)揮差分信號的優(yōu)勢，根本在于確保線對內(nèi)的每個信號都能在合適的時序窗口內(nèi)到達，并且具有對稱的失真。
并不是所有的雙同軸電纜構(gòu)造都一樣，所以動態(tài)移動、溫度、skew或者延遲對信號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題，同時在導(dǎo)體和屏蔽層之間實現(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先的對稱性。
另外，因為電纜不是剛性結(jié)構(gòu)，所以它們的構(gòu)造方式在使用過程中對skew性能起著重要的作用。電纜的彎曲，尤其是小半徑的彎曲，可能會引入不對稱性，從而給系統(tǒng)帶來不利的skew。
“除了線對內(nèi)Skew，是否有其他類型？他們是什么？”
是的。線對內(nèi)skew是比較同一線對中的兩個信號（例如雙同軸電纜內(nèi)的差分對信號），而線對間skew則是比較兩個差分對（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個具挑戰(zhàn)性？”
兩者都很重要，并且都會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。不過，線對內(nèi)skew是在電纜層面進行管理的，而線對間skew則是在組件層面進行管理的。決定線對間skew重要性的，更多是信號協(xié)議，而不是信號速率。系統(tǒng)設(shè)計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，將線對內(nèi)skew控制在極低且可預(yù)測的水平尤為重要。
“哪些因素會影響電纜線對內(nèi)Skew？”
電纜的構(gòu)造、制造過程中使用的材料以及工藝，都會影響電纜最終的skew性能（也就是電纜的skew能達到多低的水平）。
“Samtec能提供哪些幫助？”
Samtec的Eye Speed? 雙同軸電纜技術(shù)是專門為管理skew而設(shè)計的，它采用了先進的共擠技術(shù)，實現(xiàn)了信號導(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)通過高性能電纜組件對信號進行路由，從而延長了信號的傳輸距離，提高了整個系統(tǒng)的信號完整性和散熱性能。
總結(jié)
這場硬核問答分享，清晰區(qū)分了高速場景下兩類核心線纜skew的差異：一類是由物理長度不匹配帶來的、與頻率無關(guān)的同軸電纜skew，另一類是由導(dǎo)體與屏蔽層幾何不對稱引發(fā)的、低頻段更明顯的雙同軸電纜頻率相關(guān)skew，同時明確了線對內(nèi)skew與線對間skew在不同高速系統(tǒng)中的管控優(yōu)先級。而Samtec依托Eye Speed?共擠雙同軸電纜技術(shù)實現(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)的信號完整性難題，提供了經(jīng)過工程驗證的成熟落地路徑。
