PCB走线长度匹配：为什么高速信号需要等长走线？如何实现长度匹配？

【提问】：在 DDR、PCIe 等高速总线设计中，经常要求走线等长，为什么长度匹配对高速信号如此重要？常见的长度匹配方法有哪些？

【解答】：长度匹配是高速 PCB 设计中的关键技术，其核心目的是保证同一组信号的传输延迟一致，避免因时序偏差导致数据传输错误。在高速总线中，数据通常以并行方式传输，例如 DDR4 总线包含地址线、数据线、控制线等多组信号，若不同走线的长度不同，信号到达负载的时间就会存在差异，这种差异被称为时序偏移。当时序偏移超过总线的建立时间或保持时间时，接收端就无法正确采样数据，导致传输失败。

 

对于差分信号，长度匹配还能保证两根差分线的传输延迟一致，避免共模信号的产生。若差分线长度不一致，差模信号会转化为共模信号，不仅降低信号质量，还会增加电磁辐射。

 

 

常见的长度匹配方法有以下几种：第一，蛇形走线，这是最常用的长度匹配方法，通过在走线上增加 “蛇形” 弯曲来延长走线长度，实现等长。蛇形走线的设计需要注意弯曲半径和间距，避免因弯曲导致阻抗突变或串扰加剧。一般来说，弯曲半径应不小于走线宽度的 3 倍，蛇形段之间的间距应遵循 3W 原则。第二，扇形走线，适用于总线类信号，如 DDR 的地址线和控制线。扇形走线从同一个源端出发，向不同的负载端延伸，通过调整走线的宽度和间距，保证各走线的长度一致。第三，延迟线，在一些对时序要求极高的场合，可在走线上串联延迟线，通过延迟线的电感和电容特性来调整传输延迟，实现长度匹配。

 

需要注意的是，长度匹配并非要求所有走线长度完全相同，而是要求同一组信号的长度偏差控制在允许范围内。例如，DDR4 总线要求地址线和控制线的长度偏差不超过 50mil，数据线的长度偏差不超过 20mil。不同的总线标准对长度偏差的要求不同，设计时需参考相应的规范。

 

    捷配在 PCB 生产中采用多项技术措施，保证长度匹配的精度。首先，在设计阶段，捷配提供免费的长度匹配检查服务，工程师可通过 Gerber 文件检查同一组信号的长度偏差，及时发现并修正设计问题；其次，在生产阶段，采用高精度的 LDI 技术和数控钻铣技术，保证蛇形走线、扇形走线的加工精度，避免因工艺偏差导致长度偏差增大；最后，在检测阶段，使用高精度的光学检测设备测量走线长度，确保符合设计要求。对于超高速 PCB 产品，捷配还可提供激光切割技术，实现走线长度的微调整，进一步提高长度匹配的精度。