37-EFT.WP.EDX.HighSpeed v1.0 | 第12章 布局与工艺规则（Design Rules）

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第12章 布局与工艺规则（Design Rules）

I. 章节目标与结构

1. 目标：将高速互连的路径、模态与辐射机制落为可执行的版图/工艺规则与验收门限，以相干窗 KPI（E_phase/GDR/ΔW）为核心，保证 Z_eft(omega)、T_arr、T_group 的一致性与可发布性。
2. 结构：变量与域 → 设计总则 → 版图规则 → 工艺与制造容差 → KPI 与验收 → 记录与 QA → 可证伪准则 → 合规模板 → 跨章闭环。
3. 共享到达时两口径（等价，须显式 gamma(ell) 与 d ell 并记录 delta_form）：
   • 常量外提：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )
   • 一般口径：T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )

II. 变量与域（Symbols & Domain）

• 频域：omega；KPI：E_phase、GDR、ΔW；群时延：T_group = d/domega(arg Z_eft)。
• 传播：alpha(omega)、beta(omega)、k=alpha+i·beta、Z_c(omega)；路径与权重：gamma(ell)、d ell、w_{p,m}(omega)。
• 辐射：ΔZ_rad(omega)（Re{ΔZ_rad} ≥ 0）；近/远场：E_rad/H_rad。
• QA 硬门：check_dim=pass、passivity(Re{Z_eft}≥0)、KK_consistency=pass、两口径 T_arr 一致。

III. 设计总则（Golden Rules）

• 相位线性化主则：在满足阻抗平衡前提下，最小化带内
  Σ_p w_p · ∫_{γ_p} n_eff d ell 的斜率与波动（第7章 KPI）。
• 返回路径优先：所有层间/参考面跨接处提供就近闭合回流与缝合过孔环，限制回流环路面积，抑制 w_side(omega) 与 ΔT_arr。
• 正实辐射门：任何开口/缝隙/长残桩若启用辐射通道，必须满足 Re{ΔZ_rad} ≥ 0 且封堵后下降。
• 相干窗治理：相干窗内采用相干叠加并控制 E_phase/GDR；窗外一律能量合成，禁止用窗内模型外推。
• 端口归一一致：S→Z 映射前统一 Znorm(omega)/混合模基，映射后通过 passivity/KK。

IV. 版图规则（可检验）
A. 返回路径与缝合过孔

• 在跨层/跨平面处以环形/棋盘式缝合过孔收敛回流；孔距≤线高的 20×，环围关键转角/不连续。
• 参考面被截断时，添加跨接地条/过孔桥；记录跨接路径进入 γ_p。
• 验收：ΔW 随缝合密度提升而下降；E_phase/GDR 同向改善。

B. 微带/带状线与差分对

• 线宽/间距由目标 Z_c(omega) 反求并记录；差分对等长与耦合稳定，邻近参考面完整。
• 弯折半径化（r ≥ 3×线宽）；禁止直角。
• 验收：ΔZ_c(Ω) ≤ 设计门；差分对 E_phase/GDR 达标。

C. 弯折与分叉

• 分叉节点处等长化与对称过孔；在分叉/并合区置回流栅格。
• 建立耦合矩阵 C(omega)；限制 |C_{mn}| 在设定上限内。
• 验收：模态转换不导致 KPI 恶化；ΔW 在门限内。

D. 过孔、残桩与平面跨接

• 控制桩长/残桩；优先背钻或吸收；跨接处提供近距回流过孔群。
• 启用 γ_side 标注外泄路径并关联 ΔZ_rad。
• 验收：背钻后 Re{ΔZ_rad} 与 |E_rad|/|I_CM| 同向下降。

E. 连接器/Launch

• 采用锥度过渡与地指优化，端口处先做混合模归一再回投；校核 Z_c(omega) 偏差。
• 验收：S→Z 回路一致；E_phase/GDR 不劣化。

F. 屏蔽/开口/缝隙

• 尽量避免长缝；必要时网格化与周期化，降低等效 sigma_seam 与有效开口长度。
• 验收：封堵/网格化后 Re{ΔZ_rad} 与场量下降。

G. 电源与地（PI/参考网格）

• 关键回路附近布置近端去耦与低阻抗返回路径；避免大面积断带。
• 验收：E_phase/GDR 与 ΔW 达标；无异常辐射通道。

H. 板—缆/线—缆过渡

• 缆束成对回流，抑制公共阻抗耦合；必要时在 ΔZ_rad 通道加入吸收件，并保持 Re{Z_eft}≥0。

V. 工艺与制造容差（DFM/DFA）

• 线宽/介质厚度/铜厚/过孔几何的容差以 ±σ 形式输入仿真栈，计算 KPI 的容差敏感度；对高敏项设置更严版图窗口。
• 验收：容差蒙特卡罗后 KPI 通过率满足产品门（如 ≥ 95%）。

VI. KPI 与验收门限（与第7章对齐）

• 工程级：E_phase ≤ 0.08 rad，GDR ≤ 0.25 ns，ΔW ≤ 0.30；（若启用）Re{ΔZ_rad} ≥ 0。
• 发布级：E_phase ≤ 0.05 rad，GDR ≤ 0.20 ns，ΔW ≤ 0.20；passivity/KK 全通过。
• 补充：ΔZ_c(Ω)、|S11|/|S21| 目标可在数据卡细化。

VII. 记录与 QA（与数据/管线卡对齐）

• 必填：binding_ref、arrival{form,gamma,measure,c_ref,Tarr,u_Tarr,delta_form}、Z_c(omega)、E_phase/GDR/T_group/ΔW、（若启用）ΔZ_rad 与 Re_Zrad_min、qa_gates{check_dim,passivity,KK}。
• S→Z 归一/去嵌/混合模矩阵的版本与哈希必须记录；两口径 T_arr 一致性为硬门。

VIII. 可证伪准则（Design Rules 对应）

• J-DR-1（返回路径）：缝合/跨接优化后若 ΔW 与 E_phase/GDR 未改善，则否决回流方案或路径标注。
• J-DR-2（过孔残桩）：背钻/裁剪后 Re{ΔZ_rad} 与场量不降，则否决辐射等效或几何输入。
• J-DR-3（混合模归一）：归一化/映射后 passivity/KK 失败，否决端口基或归一配置。
• J-DR-4（容差稳健）：容差蒙特卡罗通过率低于门限，否决当前几何/工艺窗口。
• J-DR-5（两口径一致）：|T_arr^{(1)}−T_arr^{(2)}|>u(T_arr)，拒绝发布。

IX. 合规模板（可直接粘贴）

• 设计验收卡（YAML）
• design_rules_hf:
• binding_ref: "LAY2PATH-HF-0001"
• arrival:
• form: "n_over_c" # or "one_over_c_times_n"
• gamma: "explicit"
• measure: "d_ell"
• c_ref: 299792458.0
• Tarr_s: 1.234e-09
• u_Tarr_s: 6.0e-12
• delta_form: "n_over_c"
• primitives:
• returns: {stitch_ring: true, pitch_mm: 2.0}
• bends: {radius_rule: "≥3W", right_angle: false}
• vias: {backdrill: true, max_stub_mm: 0.5}
• launch: {tapered: true, ground_fingers: "optimized"}
• shields: {mesh: true, seam_pitch_mm: 3.0}
• targets:
• Zc_ohm: 50.0
• E_phase_rad: {eng: 0.08, rel: 0.05}
• GDR_s: {eng: 0.25e-9, rel: 0.20e-9}
• ΔW: {eng: 0.30, rel: 0.20}
• Re_Zrad_min: 0.0
• qa_gates: ["check_dim","passivity(Re{Z}≥0)","KK_consistency"]
• 验收脚本（伪代码）
• # KPI
• phi = unwrap(argZ - ω*Δt_sync)
• T_group = grad(phi, ω)
• E_phase = max_abs(phi - (ω*Tarr + φ0_opt))
• GDR = max_abs(T_group - median(T_group))
• # ΔW
• ΔW = sum_abs(w[p,m](ω2) - w[p,m](ω1) for p,m in paths_modes)
• # 辐射门
• if radiation_enabled:
• assert min(Re(ΔZ_rad)) >= 0.0
• # 两口径
• assert abs(Tarr_n_over_c - Tarr_one_over_c_times_n) <= u_Tarr
• # QA 硬门
• assert min(Re(Z_eft)) >= 0.0 and KK_consistency(Z_eft)
• # 通过
• assert E_phase <= E_phase_gate and GDR <= GDR_gate and ΔW <= ΔW_gate

X. 跨章引用与闭环

• 依赖：第4章（最小方程与色散）、第5章（辐射修正）、第6章（模态与基元）、第7章（相干窗 KPI）、第8章（S↔Z 映射）、第9–11章（计量/证伪/协同）。
• 对接：第14章（仿真栈与算例，用作回归与版图评审）、第16章（设计规程与工程清单，收口为签核条款）。