总体来看，针对高速线缆单通道数据速率10Gbps已经是昨日之事，当下25Gbps的QSFP28和SFP28 100G产品逐渐进入商用量产阶段，而单通道56Gbps的PAM-4 线缆已经在各大模块厂快马加鞭研发并推出量产日程表，部分厂家甚至宣称已经研发出单通道112Gbps的模块样品。在这个数据速率等级下，整个高速通道中对Cable的衰减和串扰性能提出了越来越苛刻的要求，而这种要求最终返回到线缆本身的原材料和制程工艺的挑战上。
Cable常见的形态有两种，一种是用在做射频信号传输的同轴电缆(Coax Cable)，另一种是用来做数据通信的双轴电缆(Twin-ax Cable)。今天主要讨论Twin-ax Cable的性能。在评估电缆衰减性能时有一个前提指标就是确保整条线缆的阻抗匹配并且P/N对电气平衡，因为这两者也会对线缆的整体衰减造成很大影响。一根Twin-ax Cable基本由信号线，信号绝缘，屏蔽铝箔和用来与铝箔短路的地线构成。其中信号线和绝缘铝箔对Cable的衰减影响最大，其余三个参数也有影响，但影响相对较小。
信号线可以使用不同的金属材料做导体，并且为了应对高速信号的趋肤效应一般会在表层镀银。金属导体周围的绝缘可以是分子极化或者原子极化结构的电介质材料，这些电介质材料的电性能参数用Dk和Df表述，Dk对Cable的衰减有间接影响而Df则对衰减性能产生直接影响。外层的铝箔在Cable结构中用来接地作为信号的回流路径，在速率低于10Gbps时，铝箔常以螺旋带的方式包裹在绝缘外层（横包）,当信号速率上升到25Gbps时，铝箔常以纵向交叠的方式裹覆在绝缘外层（纵包）。除了铝箔屏蔽层也有用铜箔做的，并在表面加以电镀来提升导电性能，但铜箔价格较高且相对较硬，并且不利于Cable的弯折和柔软度。
1. Twin-ax Cable的绝缘材料
目前常见的绝缘材料有PVC，PE，发泡PE以及具有塑料王美称的铁氟龙FEP/PTFE，他们的化学式分别如下：
可以看到，这四种绝缘材料除了PVC的分子式中没有卤族元素，其他三种材料均有F或者Cl等卤族元素，这其实与卤素原子特殊的电子分布结构有关。
1.1 对绝缘材料而言，它的介电机制与其构成元素的极化类型有关，介电材料的极化类型有离子极化，分子极化，原子极化以及分子极化。离子极化是带点的阴阳离子在外界电场作用下的定向运动形成，如融化在水中的NaCl（氯化钠），带正电的Na离子和带负电的氯离子在外加电场时朝着异性相吸的方向聚集而形成极化电场来对抗外部电场，以达到一定的动态平衡：
对于这种极化机制，其离子极化的速度太慢因而在高速转化极性的外部电场中，弛豫时间较长，同时需要消耗较多的能量来改变自身的极化方向，反映在材料特性上就是较高的介电常数（Dk）和较大的能量散射系数（Df）,这对高速信号的电磁场传播是不利的。
1.2 分子极化有定向极化和偶极极化两种，与外加电场下分子的定向运动有关。有些分子因结构本身不对称而有可能行成偶极极化运动，这种偶极极化会让分子按照一定的角度旋转来与外部电场方向保持一致。水分子就是一种最常见的偶极极性分子，二氧化硅（石头常见成分）和二氧化碳是常见非极性分子。
从传输高速信号的角度考虑，理想Cable材料中要避免包含极性分子。PVC是一种常见的极性分子材料，它用来做线缆的绝缘外被，由于其较低的价格，在电力线和低速Cable中也经常被用来做信号绝缘。当然，水作为一种极性分子材料在Cable中要尽量避免，吸水性强的高分子材料如尼伦Nylon, ABS和PET也因此很少出现在高速Twin-ax Cable的设计中。而正常的Cable因为在潮湿环境中因吸水缘故也会出现衰减性能恶化的情况。
1.3 原子极化是由于在外电场作用下，不同种类的原子之间结合相对位置因拉伸而发生偏离的极化机制。
如上图H原子和C原子通过共用原子最外层的电子而形成共价键，共价键是化学键当中结合最强的力，即共价键>离子键>金属键>氢键>范德华键，因为共价键是通过共用两个原子最外层的价电子而形成完整的电子层结构，离子键则通过相反带点离子的静电结合力连接，两者的结合力不在一个量级。较强的结合力有助于减少绝缘介质的偶极化水平和弛豫时间，这对高速cable的介电性能是有益的，尤其是当传输高频信号时由于极化产生的能量损耗所导致的信号衰减。
1.4 电子极化是由于原子周围的电子云和处于电子云中间的原子核之间相对位置发生偏移而产生的极化现象。在无外加电场时，原子核处于电子云中心不会产生内部电场，而当施加一定的外部电场作用时，原子核相对于电子云的中心位置发生规律性的偏移，因而产生电子极化的现象。
电子极化程度与原子最外层的价电子数量有关。外层电子数量少的原子，其价电子距离原子核较近结合力强，因而不容易被极化，极化所需要的外电场也更强。如果原子外层电子数量多价电子和原子之间结合小，则更容易被极化。像下图的两种稀有气体原子Ne和Xe，在相同外部电场作用下，Xe会比Ne更容易产生电子极化现象。
电子极化具有最小的弛豫时间，因此更稳定，极化对介质介电常数的影响一直要到一个相对较高的频段才能起作用，所以这种极化类型的材料更适合用来做高速Cable的绝缘材料，它的这个特性使得绝缘介质的Dk值相对较低。
基于以上原因，我们就知道为什么卤素是制造Cable非常重要的一个元素族了。从化学周期表来看，卤素处在最右端靠近稀有气体的位置，包括F, Cl, Br, I 和 At五种元素，因为卤族元素最外层有7个电子，只需要一个电子就能行成稳定的8电子结构，而且距离原子核的位置相对很近，使得它有一个很强的原子负电性，对那个缺乏的的价电子极度渴求，使得它其他原则结合得到这个价电子后，会行程很强的原子结合力。所有露宿中氟(F)最强，砹最弱(At)。卤族元素这种特性好处是它有较低的介电常数Dk和极低的原子极化率，相对于包含其它元素的分子来说，它需要一个更强的外部电场作用来对抗原子结合力并产生拉扯作用。同时卤素原子之间的这种强结合力使得它们有很好的抗化学腐蚀，抗氧化性能和较高的熔化温度。一个最典型的结合方式是F和C之间通过共价键结合形成的塑料王特氟龙-PTFE。PTFE的熔点可达到327℃。但不好的影响是这个熔点太高使得传统Cable加工工艺在焊接熔绝缘流程变得很困难。还有一部分Cable外被的PVC中也加入了Cl元素来提高PVC的耐燃性。
即使从元素周期表所有的元素看，C和F原子之间的共价键仅次于Si和F，H和F之间的共价键结合力，使得它成为一种理想的高速Cable绝缘材料。但是这种材料在燃烧时会产生腐蚀性的酸性气体，而这种气体对人和动物的器官有一定的毒性。虽然如此，它也是目前高速Cable行业用得最广泛材料之一，人们对它的情有独钟也是基于这些原因。
2. Twin-ax Cable的导体材料
一个Twin-ax Cable的导体主要由一对高速信号线，外层屏蔽层和地线三部分，如下图红色部分均为金属导体：
一般信号线为铜导体，为了降低因趋肤效应引起的损耗， 导体外层一般会镀银（Silver Plated）。外面的屏蔽层一般是由压合在麦拉上的铜箔或者铝箔结合组成。信号导体衰减的主要由的导体的导电率，以及在高频时需重点考虑的表面粗糙度所决定。目前业界常用来做导体的三种金属为铜，铝和银，导电率对比如下：
其中IACS是国际标准淬火铜导电率，可见Silver的导电率最好，Al的导电率最差，这也是为什么铜线外层要镀银（Silver Plated）的原因。而导体表面粗糙度对高速Cable的影响也非常大，主要是导体在高频信号下的趋肤特性导致，频率越高，这种效应就越明显。比如，在10GHz铜的趋肤深度为0.65μm，在20GHz时为0.46μm，而在37.5GHz时则达到0.34μm。经验告诉我们导体的表面粗糙度应该至少低于某个频点下对应的一个趋肤深度，才能够用来传输对应的高速信号。
Cable屏蔽铜箔的表面粗糙度与其加工工艺息息相关，对铜箔而言，一般制程用滚轴压延或者电镀生产。在鼓轴上电镀铜箔是一种常见的低成本加工工艺，而然电镀铜箔往往表面更为粗糙，而压延铜箔相对来说更为平滑。Cable的信号导体是通过柙出工艺抽出，工艺参数的控制和机器的清洁维护对导体性能的影响至关重要。
作为参考，以PCB板上的铜箔为例来说明几种不同的表面粗糙度级别。一般根据粗糙度分为由常规的电解方式加工的STD铜箔，Low Profile 铜箔，Very-Low Profile铜箔，Ultra-Low-Profile, Super-Very-Low-Profile铜箔，Hyper-Low-Profile铜箔。通过实测发现，用在Cable中的信号对导体表面粗糙度比HVLP Copper(<2μm)还要小，基本接近于压延铜箔（~0.5μm），所以用Cable传输高速信号往往比用PCB传输带来的信号损耗更小，传输距离也更长也更有优势。