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。

 

電(dian)線(xian)電(dian)纜(lan)應(ying)用(yong)十(shi)分(fen)廣(guang)泛(fan)，是(shi)信(xin)息(xi)和(he)電(dian)力(li)傳(chuan)輸(shu)的(de)紐(niu)帶(dai)，是(shi)其(qi)他(ta)產(chan)業(ye)的(de)配(pei)套(tao)行(xing)業(ye)
，已(yi)經(jing)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)在(zai)人(ren)們(men)的(de)生(sheng)產(chan)和(he)生(sheng)活(huo)當(dang)中(zhong)

，關(guan)係(xi)到(dao)科(ke)技(ji)的(de)發(fa)展(zhan)，人(ren)類(lei)的(de)進(jin)步(bu)，市(shi)場(chang)容(rong)量(liang)大(da)。中(zhong)國(guo)的(de)電(dian)線(xian)電(dian)纜(lan)行(xing)業(ye)經(jing)過(guo)近(jin)20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

 

隨sui著zhe技ji術shu的de發fa展zhan，高gao速su線xian纜lan的de種zhong類lei在zai不bu斷duan增zeng多duo。針zhen對dui不bu同tong類lei型xing的de高gao速su線xian纜lan，在zai設she計ji的de時shi候hou，首shou先xian需xu要yao能neng夠gou進jin行xing快kuai速su建jian模mo。無wu論lun是shi支zhi持chi多duo種zhong不bu同tong類lei型xing的de線xian纜lan還hai是shi支zhi持chi同tong種zhong線xian纜lan的de不bu同tong物wu理li參can數shu，手shou工gong建jian模mo都dou是shi十shi分fen繁fan瑣suo的de。這zhe不bu但dan要yao求qiu設she計ji者zhe熟shu悉xi線xian纜lan的de相xiang關guan物wu理li參can數shu
，還hai要yao熟shu悉xi各ge種zhong線xian纜lan的de結jie構gou。在zai建jian模mo時shi如ru果guo能neng有you一yi種zhong方fang法fa能neng快kuai速su建jian立li不bu同tong的de線xian纜lan模mo型xing，同tong時shi能neng夠gou利li用yong參can數shu化hua設she置zhi線xian纜lan的de物wu理li參can數shu，就jiu能neng快kuai速su提ti升sheng線xian纜lan建jian模mo效xiao率lv

，並bing且qie減jian少shao手shou工gong建jian模mo帶dai來lai的de誤wu差cha。

 

2 線纜需要在係統中協同仿真

 

如ru果guo隻zhi是shi線xian纜lan的de仿fang真zhen結jie果guo正zheng確que，並bing不bu能neng保bao證zheng線xian纜lan在zai係xi統tong中zhong的de性xing能neng也ye滿man足zu需xu求qiu。互hu連lian鏈lian路lu上shang任ren何he一yi個ge環huan節jie的de故gu障zhang都dou可ke能neng影ying響xiang整zheng個ge係xi統tong工gong作zuo的de效xiao率lv以yi及ji穩wen定ding性xing
，對dui於yu測ce試shi人ren員yuan需xu要yao花hua費fei更geng多duo的de成cheng本ben去qu發fa現xian問wen題ti
、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、PCB等(deng)多(duo)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)模(mo)塊(kuai)，進(jin)行(xing)協(xie)同(tong)設(she)計(ji)。如(ru)果(guo)有(you)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)將(jiang)鏈(lian)路(lu)中(zhong)多(duo)個(ge)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)進(jin)行(xing)快(kuai)速(su)級(ji)聯(lian)協(xie)同(tong)仿(fang)真(zhen)
，就(jiu)可(ke)以(yi)更(geng)好(hao)的(de)保(bao)證(zheng)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。

 

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CableExpertzhong，jiangxiangyingdecanshujinxingtiaozheng，yiyingduijiagongguochengzhongdailaideyixiejiagongpiancha，zheyangdepianchawangwangshibukeyujiande，zhejiuxuyaowomenbazhexiepianchadailaideyingxiangkaolvjinqu，zaifangzhenguochengzhonggeiyuyidingderongyuliang，zheyangcainengbaozhengxitongdekekaoxing。kuaisudecanshuhuajianmobudanjianshaoleshoudongjianmodewucha
，yekeyirangshejizhezaiduibibutongdejieguoshi，xuanquzuiheshidecanshu。

 

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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