在当今快速发展的数字时代,高速传输已成为电子设备的基本要求。随着数据传输速率的不断提升,信号完整性(Signal Integrity, 简称SI)
问题变得越来越重要。信号完整性是高速互连系统设计的基石,高速系统的信号完整性直接关系到数据传输的可靠性和系统的整体性能。
因此,深入理解信号完整性的基本原理和测试方法对于确保高速系统的稳定运行至关重要。
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信号完整性(Signal Integrity,SI)是指一个信号在电路中产生正确的响应的能力。在长距离、高比特率的信号传输中,由于多种效应的影响,信号的可信度会降低。因此,高速互连系统里的数据传输对信号完整性的要求越来越高。
在高速数据传输中,信号完整性测试的重要性不言而喻。如果信号在传输过程中出现问题,如衰减、反射、失真等,将会导致数据传输错误,甚至系统崩溃。因此,通过信号完整性测试,可以确保信号在传输过程中保持正确的形态和幅度,从而提高数据传输的可靠性和稳定性。
随着PCIe 6.0和即将到来的PCIe 7.0技术的高速发展,传输速率不断突破极限,从112 Gbps到224 Gbps的应用逐渐成熟,未来甚至448Gbps的高速链路也将在实际场景中落地。伴随着速率的大幅提升,高速信号的完整性 (SI) 问题也变得日益突出。从信号反射、串扰、到通道损耗等因素,设计和验证过程面临前所未有的挑战。在这一背景下,TDR (时域反射计) 测试作为重要的测量手段,对传输线的阻抗控制及信号路径问题的定位至关重要。TDR测试不仅能够直观反映传输线的阻抗特性,还可帮助工程师快速识别故障点,是解决高速信号完整性难题的“关键武器”。
高频高速PCB广泛应用于AI、高速通信、数据中心和消费电子等领域。其性能的稳定性和可靠性决定了整个系统的信号完整性和运行效率。高速PCB产业链中的各环节紧密相连,共同确保最终产品的质量。
PCB测试的主要项目包括频域S参数、时域阻抗、Rise Time、Skew、眼图和材料特性等。这些测试项目可以全面评估PCB的传输性能、阻抗特性、时序特性以及信号完整性等。
224Gbps高速互连的应用场景非常广泛,包括但不限于芯片至光引擎 (D2OE) 封装基板走线、背板互连高速PCB和高速无源铜缆、机架内互连高速有源铜缆 (AEC) 以及数据中心光模块 (如OSFP可插拔模块)。在这些场景中,对传输介质的性能、传输距离以及关键要求都有着严格的规定,以确保数据传输的稳定性和可靠性。
224Gbps高速线缆的测试指标主要由常规指标和部分后处理指标组成。常规指标分为频域指标和时域指标,其结果可由VNA直接测量得到。后处理指标,通过对VNA测量数据进行算法处理后得到。
随着AI技术的快速兴起,服务器及计算设备对数据总线的吞吐量需求呈现指数级增长,以 PCIe标准为例,为适应AI算力需求,其协议已升级至PCIe 6.0/7.0,信号频率突破64GT/s并向 128GT/s迈进,通道配置从x1扩展至x16,通过倍增频率和通道数量实现大带宽传输,然而, 更高的信号频率导致插入损耗呈指数级上升,引起信号幅度降低和失真,同时,PCB走线中 的阻抗不连续性会引发信号反射和时序抖动,它们共同造成信号完整性的问题。
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