高速線纜市場概況

 

近年來
，全球電線電纜產品向以中國為主的亞太地區轉移，中國電線電纜行業市場規模迅速壯大。數據顯示

，2015-2019年我國電線電纜銷售收入總體呈增長態勢，2019年電線電纜銷售收入達1.4萬億元，同比增長21.70%。隨著電線電纜行業規模將不斷增加
，國內電線電纜市場發展前景廣闊。

 

dianxiandianlanyingyongshifenguangfan，shixinxihedianlichuanshudeniudai
，shiqitachanyedepeitaoxingye，yijingguangfanyingyongzairenmendeshengchanheshenghuodangzhong，guanxidaokejidefazhan

，renleidejinbu，shichangrongliangda。zhongguodedianxiandianlanxingyejingguojin20年的發展
，產值過萬億並且成功超過美國，成為全球產值第一的產業。隨著國家十四五戰略的實施以及 5G 時(shi)代(dai)的(de)來(lai)臨(lin)

，新(xin)一(yi)代(dai)信(xin)息(xi)產(chan)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)，新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)以(yi)及(ji)智(zhi)慧(hui)城(cheng)市(shi)的(de)打(da)造(zao)
，智(zhi)慧(hui)生(sheng)活(huo)的(de)來(lai)臨(lin)，必(bi)然(ran)給(gei)電(dian)線(xian)電(dian)纜(lan)行(xing)業(ye)帶(dai)來(lai)潛(qian)在(zai)的(de)市(shi)場(chang)空(kong)間(jian)，這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)我(wo)們(men)對(dui)於(yu)使(shi)用(yong)的(de)高(gao)速(su)線(xian)纜(lan)進(jin)行(xing)更(geng)加(jia)深(shen)入(ru)的(de)研(yan)究(jiu)和(he)設(she)計(ji)。

 

圖1 2015-2019年電線電纜行業銷售收入及增速（單位：萬億元，%）

（來源：前瞻產業研究院整理）

 

高速線纜仿真麵臨的挑戰

 

1 高速線纜種類增加

 

suizhejishudefazhan，gaosuxianlandezhongleizaibuduanzengduo。zhenduibutongleixingdegaosuxianlan，zaishejideshihou，shouxianxuyaonenggoujinxingkuaisujianmo。wulunshizhichiduozhongbutongleixingdexianlanhaishizhichitongzhongxianlandebutongwulicanshu，shougongjianmodoushishifenfansuode。zhebudanyaoqiushejizheshuxixianlandexiangguanwulicanshu，haiyaoshuxigezhongxianlandejiegou。zaijianmoshiruguonengyouyizhongfangfanengkuaisujianlibutongdexianlanmoxing

，tongshinenggouliyongcanshuhuashezhixianlandewulicanshu，jiunengkuaisutishengxianlanjianmoxiaolv，bingqiejianshaoshougongjianmodailaidewucha。

 

2 線纜需要在係統中協同仿真

 

ruguozhishixianlandefangzhenjieguozhengque，bingbunengbaozhengxianlanzaixitongzhongdexingnengyemanzuxuqiu。hulianlianlushangrenheyigehuanjiedeguzhangdoukenengyingxiangzhenggexitonggongzuodexiaolvyijiwendingxing，duiyuceshirenyuanxuyaohuafeigengduodechengbenqufaxianwenti、定位問題、分析問題
、解決問題。這就需要在仿真的同時，能夠考慮到連接器、PCBdengduogexitongdemokuai

，jinxingxietongsheji。ruguoyouyizhongfangfajianglianluzhongduogezuchengbufenjinxingkuaisujilianxietongfangzhen，jiukeyigenghaodebaozhengzhenggexitongdekekaoxing。

 

3 加工偏差對設計帶來的影響

 

仿fang真zhen能neng夠gou相xiang對dui準zhun確que的de預yu見jian到dao係xi統tong設she計ji中zhong的de信xin號hao影ying響xiang，但dan是shi在zai加jia工gong過guo程cheng中zhong
，往wang往wang會hui有you一yi些xie加jia工gong偏pian差cha，這zhe樣yang的de偏pian差cha對dui設she計ji帶dai來lai的de影ying響xiang是shi不bu可ke預yu見jian的de，這zhe就jiu需xu要yao我wo們men能neng在zai一yi定ding的de限xian度du內nei

，把ba這zhe些xie偏pian差cha帶dai來lai的de影ying響xiang考kao慮lv進jin去qu
，給gei與yu一yi定ding的de冗rong餘yu量liang，這zhe樣yang才cai能neng保bao證zheng係xi統tong的de可ke靠kao性xing。在zai設she計ji中zhong，將jiang線xian纜lan的de物wu理li量liang參can數shu進jin行xing細xi微wei調tiao整zheng，需xu要yao花hua費fei大da量liang建jian模mo時shi間jian。如ru果guo能neng夠gou快kuai速su調tiao整zheng建jian模mo
，可ke以yi加jia速su設she計ji
，減jian少shao工gong作zuo量liang。

 

綜上所述，在高速線纜的設計中我們將麵臨“高速線纜種類增加，線纜需要在係統中協同設計，加工偏差對設計帶來的影響”等諸多挑戰。接下來，我們將為您介紹芯和高速線纜解決方案是如何解決上述難題的。

 

芯和半導體高速線纜仿真解決方案

 

高速線纜設計在仿真的初期
，需要能夠快速根據物理參數建立相應的模型。在雙軸線纜、同軸線纜、雙絞線等模型中
，要針對外層膠皮厚度、線纜長度、銅芯直徑、介質厚度等物理參數做出不同的設計。在高速設計中，這些物理量所帶來的電磁效應不可忽略。在後期仿真時，線纜也要與連接器


、PCB等做聯合仿真，這樣才能保證高速係統中信號的可靠性。芯和半導體提供了一整套關於高速線纜仿真的解決方案（見圖2），包含線纜建模與仿真、高速鏈路協同仿真。軟件通過自動化的仿真流程
，為工程師提供了更大的靈活性。

 

圖2 芯和線纜仿真工具CableExpert 仿真流程與鏈路工具ChannelExpert仿真流程

 

1 高速線纜的無源結構建模仿真

 

設計者可以借助芯和線纜仿真工具CableExpert內置的線纜模板（如雙軸線纜
、同軸線纜、雙絞線、LVDS等）（見圖3），快速選擇需要的線纜類型。線纜模板均以參數化的建模方式呈現（見圖4）
，方便了設計者以精確的參數進行建模，既節省了時間，又防止手動建模中出現的誤差。在CableExpert中，設計者能夠方便快捷的進行疊層和材料的設置，並能夠自動添加端口
，為整個建模和仿真流程提供了極大的便利性。

 

圖3 支持線纜的種類

 

圖4 參數化建設

 

2 線纜在係統中的協同仿真

 

設計者可以通過芯和高速鏈路工具ChannelExpert，將線纜、連接器、PCB等係統內的各個部分進行協同仿真，將S參數結果進行快速級聯（如圖5）。對於測試人員可以減少花費在檢測中的時間，並能夠快速得到整個鏈路中信號的質量。這樣才能保證線纜在整個係統中的可靠性。

 

圖5 ChannelExpert中進行鏈路協同仿真

 

3 不同加工偏差的設計

 

設計者可以在CableExpert中(zhong)，將(jiang)相(xiang)應(ying)的(de)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng)，以(yi)應(ying)對(dui)加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)中(zhong)帶(dai)來(lai)的(de)一(yi)些(xie)加(jia)工(gong)偏(pian)差(cha)，這(zhe)樣(yang)的(de)偏(pian)差(cha)往(wang)往(wang)是(shi)不(bu)可(ke)預(yu)見(jian)的(de)
，這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)我(wo)們(men)把(ba)這(zhe)些(xie)偏(pian)差(cha)帶(dai)來(lai)的(de)影(ying)響(xiang)考(kao)慮(lv)進(jin)去(qu)，在(zai)仿(fang)真(zhen)過(guo)程(cheng)中(zhong)給(gei)與(yu)一(yi)定(ding)的(de)冗(rong)餘(yu)量(liang)，這(zhe)樣(yang)才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。快(kuai)速(su)的(de)參(can)數(shu)化(hua)建(jian)模(mo)不(bu)但(dan)減(jian)少(shao)了(le)手(shou)動(dong)建(jian)模(mo)的(de)誤(wu)差(cha)

，也(ye)可(ke)以(yi)讓(rang)設(she)計(ji)者(zhe)在(zai)對(dui)比(bi)不(bu)同(tong)的(de)結(jie)果(guo)時(shi)
，選(xuan)取(qu)最(zui)合(he)適(shi)的(de)參(can)數(shu)。

 

圖6 PE致敬分別為25mil、35mil
、45mil參數仿真結果對比

 

總結

 

本文介紹了高速線纜設計中麵臨的多種挑戰
，即高速線纜種類的增加

、線纜需要在係統中協同仿真、加工偏差對設計帶來的影響。芯和半導體針對這些挑戰，推出了高效高速線纜仿真解決方案：借助芯和半導體自主產權的CableExpert、ChannelExpert等軟件工具
，幫助設計者實現高速線纜的無源結構建模仿真，線纜在係統中的協同仿真
、不同加工偏差的設計。幫助設計者優化設計方案
，規避潛在的風險
，縮短了產品開發周期。

 

 

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