Притаманний високочастотним платам принцип «без проб і помилок» перетворив моделювання з необов’язкового на необхідне
Логіка низькочастотних плат (від кількох МГц до кількох десятків МГц, звичайні FR-4) — «підключено — кваліфіковано». Проводка наближається до ідеального проводу, а відображення і перехресні перешкоди ще не встигли знищити сигнал. Розраховуючи ширину лінії на основі досвіду та регулюючи дошку, можна досягти конвергенції.
Високочастотна плата повністю перевернута, а сама розводка - мікрохвильова схема:
Проводка стає лінією передачі: коли довжина проводки перевищує 1/10 довжини хвилі сигналу або швидкість сигналу досягає 1 Гбіт/с або вище, а наростаючий фронт досягає стапікосекундного рівня, з’являться такі ефекти, як відображення, дзвін, перерегулювання, перехресні перешкоди, відхилення синхронізації та відбій від землі, про які неможливо судити за допомогою увімкнення/вимкнення мультиметра та досвіду інженера.
Параметри матеріалу стали найбільшим джерелом невизначеності: діелектрична проникність (Dk) звичайного FR-4 коливається між 4,2 і 4,6, а імпеданс дрейфує на високих частотах; У діапазоні високих частот необхідно використовувати плати з низькими втратами та вказувати тестову частоту (наприклад, «Dk 3,5 при 10 ГГц»). Тангенс втрат (Df), шорсткість мідної фольги (скін-ефект) і наскрізний канал значно змінюють продуктивність каналу.
«Різниця» між проектуванням і виробництвом з’їсть весь запас: ширина лінії, обчислена за замовчуванням Er=4.5 наприкінці проектування, але фактичний матеріал, який використовується фабрикою плати, – Er=4.2, що призводить до різниці в 5 Ом у розрахунку імпедансу; Перехідний отвір може створити паразитну ємність 0,5-1 пФ, а наростаючий фронт сигналів рівня DDR3 може бути сповільнений приблизно на 10%. Ці відхилення не можна побачити на кресленнях, лише моделювання може виявити їх заздалегідь.
Результатом цього є те, що якщо високочастотний проект спочатку перевірено та виявиться неправильним перед зміною, для нього знадобляться у кілька разів дорожчі матеріали, ніж звичайні FR-4, тривалий цикл вибірки та цілий час налагодження машини. Вартість може безпосередньо поглинати весь прибуток замовлення. Таким чином, у галузі існує консенсус, що якщо швидкість сигналу перевищує 1 Гбіт/с або наростаючий фронт становить менше 1 нс, перед розгортанням плати слід провести цикл моделювання цілісності сигналу. Це визначає, що заводи без можливостей моделювання не можуть навіть зробити перший крок, щоб «налагодити все правильно».