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;Ly(O'9 随着数字系统的高速化发展,以前被认为微不足道的传输线损耗问题,现正在成为PCB设计的首要关注点。在时钟频率高于1GHz时,频率相关性传输损耗的影响已经实实在在发生了,特别是高速 SerDes 接口,信号具有非常快的上升时间,数字信号可以携带比自身重复频率更高频的能量,这些较高的高频能量成分,用来构造理想的快速转换的数字信号。今天的高速串行总线,在时钟速率的第 5 次谐波上往往有大量的能量集中。 buXPeIo^VM (X
rrnoz 现在有许多高速数字应用,速度为10 Gbit/s或更高。 这些应用使用5 GHz的基频和15 GHz,25 GHz等的谐波。在此频率范围内,大多数常见的PCB材料在介质损耗(Df)方面会有非常显着的差异,并导致严重的信号完整性的问题。这是高速数字PCB使用专为高频应用而设计的特殊板材的原因之一。 这些材料的配方具有低损耗因数,在很宽的频率范围内具有最小的变化。 这些板材过去常用于高频RF应用,甚至现在用于77 GHz及更高的应用。 除了介质损耗因素的改进外,这些板材还配有严格的厚度控制和Dk控制,更佳有利于保障信号完整性。 zKi5e+\ _Gf.1Bsf@S k+"+s
bsW' 2019台北电脑展上AMD发布第三代Ryzen锐龙处理器的情况,AMD采用7纳米的CPU除了在性能上开始压制英特尔之外,其配套的X570 芯片组也引入了对 PCIe 4.0 的支持,采用PCIe 4.0 NVMe的SSD也开始陆续推向市场,而预计两年后,PCIe 5.0规范也将发布。 \k=.w {ZS-]|Kx PCIe 5.0 的数据速率将达到恐怖的 32GT/s,从而加重频率相关的插入损耗。选择的 PCB 材料会对各个区域的插入损耗产生巨大影响。 :\*<EIk( hm%'k~ 如果在设计PCB时不考虑板材对高速信号的影响,老司机也会翻车! Y}bJN%M ERW>G{+ 选择PCB板材时必须在满足PCB设计需求、可量产性、成本中间取得平衡点。简单而言,设计需求包含电气和结构可靠性这两部分。通常在设计非常高速的PCB板子(大于GHz的频率)时板材问题才会比较重要。例如,现在常用的FR-4材质,在几个GHz的频率时的介质损耗Df(Dielectricloss)会很大,可能就不适用。 0 gyg .oJs"=h:m 高速数字电路运行速度是PCB选择考虑的主要因素,电路的速率越高,所选PCB的Df值就应该越小。具有中,低损耗的电路板材将适合10Gb/S的数字电路;具有更低损耗的板材适用25Gb/s的数字电路;具有超低损耗板材将适应更快的高速数字电路,其速率可以为50Gb/s或者更高。 s7FJJTn (;V=A4F-D 从材料Df看: b"ypS7
_ ,_ XDCu @ Df介于0.01~0.005电路板材适合上限为10Gb/S数字电路; |EJ&s393& Df介于0.005~0.003电路板材适合上限为25Gb/S数字电路; \}ujSr#< |