USB4™利用USB Type-C®电缆提供的所有发送(Tx)和接收(Rx)线路，可以达到最高40 Gbps的数据速率。这意味着每个差分线对为20 Gbps，相当于每个差分线对的信号基频为10 GHz。虽然以前ESD保护器件的射频性能是通过观察其电容来进行比较的，但这种方法在10 GHz左右已达到了极限。因为ESD保护器件的电容和固有电感能够有效地形成带阻滤波器。
从ESD保护器件的结构来看，其寄生元件可分为电容（主要贡献来自于保护二极管）、电感（主要贡献来自于封装键合线）和电阻。
为了强调保护器件电感的重要性，Nexperia比较了测得的焊线ESD保护器件插入损耗行为（实线）与理想电容C（与受测量的器件一样在10 GHz频率下）的计算插入损耗曲线（虚线）。由于焊线电感的原因，10 GHz频率下的偏差比较明显。
显然，电容本身并不能说明器件在10 GHz或更高频率下的行为。我们可清晰地观察到保护器件的带阻谐振频率。在GHz范围内的频率下，应使用散射参数而非电容来评估ESD保护器件的射频适用性。
%20package%20.png "Nexperia的SOD962-2 (DSN0603-2)就是针对低电感优化的单片硅封装示例。窄焊盘支持低回波损耗的系统设计。")
因此，ESD保护器件针对USB4数据速率的适用性应该通过散射参数来评定，尤其是通过|S21|（插入损耗或αIL）和|S11|（回波损耗或αRL）来描述由于ESD保护器件造成的额外信号衰减和反射。需要注意的是，散射参数是在50欧姆单端系统（100欧姆差分）上测得的，因为这是测量设备的标准，而USB4数据线通常具有90-80欧姆差分（45-40欧姆单端）的线路阻抗。
封装设计如何支持ESD保护的射频性能
因此，与电容相同但电感更高的ESD保护器件相比，电感更低的ESD保护器件具有更出色的射频性能。首先，更低的对地电感使ESD保护器件能够更快速地反应，从而降低ESD脉冲等快速瞬变的钳位。出于这两种原因，高速数据线的ESD保护首选无键合线单片硅封装。窄焊盘封装支持低回波损耗的系统设计。
封装设计如何支持ESD保护的射频性能
关于主机/器件插入损耗预算的概述如下所示。USB4第2代(10 Gbps)的主机/器件预算比USB4第3代(20 Gbps)要小，因此可对长达2m的线缆投入更大预算。
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主机/器件预算 |
频率 |
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USB3.2 Gen2 (10 Gbps) |
8.5 dB |
5 GHz |
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USB4 Gen 2 (10 Gbps) |
5.5 dB |
5 GHz |
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USB4 Gen 3 (20 Gbps) |
7.5 dB |
10 GHz |
虽然选择插入损耗和回波损耗尽可能小的ESD保护器件看似是可取的，且Nexperia可在10 GHz频率下实现低至-0.19 dB的插入损耗和-23.5 dB的回波损耗，但射频性能和钳位性能应实现平衡：就同一技术而言，提高射频性能会降低钳位性能。还会降低ESD保护器件的鲁棒性，但对于高数据速率的收发器IC，我们在实践中发现，在ESD保护器件由于ESD过压而损坏之前，该收发器IC通常已经因为剩余的钳位而损坏。
Nexperia刚刚发布了一款针对高速数据线优化的新产品系列，该系列具有如下射频性能：
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αIL @ 10 GHz, |
αRL @ 10 GHz, |
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-0.19 |
-23.5 |
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-0.25 |
-19.4 |
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-0.28 |
-19.0 |
