大家好，我是王工。
近期在公司PCB layout评审过程中，关于USB3.0背面接口区域是否需要做掏空处理的问题，团队中存在一些不同的见解。今天我想借此机会与大家一起探讨交流这个技术细节，看看大厂都是要求怎么做的。
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大厂对高速接口的设计要求
在高速信号接口，如USB3.0、HDMI、PCIe、SATA等的设计规范中，一些知名芯片厂商都会提出明确的设计要求。
USB3.0座子的焊盘和AC耦合电容的焊盘下方必须挖空一层来保证阻抗的连续性，挖空的大小，不小于封装焊盘尺寸。
HDMI座子的焊盘和TVS管的焊盘的下方必须挖空一层来保证阻抗的连续性，挖空的大小，不小于封装焊盘尺寸。
PCIE Slot的焊盘和AC耦合电容的焊盘的下方必须挖空一层来保证阻抗的连续性，挖空的大小，不小于封装焊盘尺寸。
SATA座子的焊盘和AC耦合电容的焊盘的下方必须挖空一层来保证阻抗的连续性，挖空的大不小于封装焊盘尺寸。
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从原理上来理解挖空参考层的要求
为什么需要挖空参考层？
上面其实芯片大厂也有提到，高速接口信号（如HDMI 2.1的12Gbps速率）对阻抗连续性极其敏感。焊盘和TVS管（静电保护器件）的焊盘区域由于以下原因会导致阻抗突变：
焊盘厚度增加：相比普通走线，焊盘更厚，导致局部电容增大，阻抗降低。
TVS管寄生电容：TVS管本身有寄生电容（如0.5pF~2pF），会进一步降低高频信号阻抗。
以下是各高速接口的传输线阻抗要求HDMI接口，传输线阻抗差分100ohm，±10%。
PCIE接口，传输线阻抗差分90ohm，±10%
SATA接口，传输线阻抗差分90ohm，±10%
USB3.0接口，传输线阻抗差分90ohm，±10%
挖空相邻参考层（如GND或Power平面）的作用：
减少寄生电容：去除参考层后，焊盘与平面间的电容减小，补偿因焊盘变厚或TVS管引入的容性负载。
维持阻抗匹配：使信号路径的阻抗尽量接近设计值。
为什么挖空尺寸≥焊盘尺寸？
电场分布影响：高速信号的电场不仅分布在焊盘正下方，还会向外扩散（边缘场效应）。若挖空区域小于焊盘，参考层边缘仍会引入额外电容。
制造公差：PCB加工存在对位误差，挖空稍大可确保覆盖实际焊盘区域。
总结：挖空HDMI焊盘和TVS管下方的参考层，本质是通过控制电场分布来优化阻抗连续性，是高速信号完整性的关键设计手段。
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