網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) PCB 高速信號(hào)完整性設(shè)計(jì)
來源：捷配
時(shí)間: 2025/11/17 09:36:14
閱讀: 171
1. 引言?
隨著數(shù)據(jù)中心 25G 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)普及，高速信號(hào)（25Gbps SerDes）傳輸對(duì) PCB 信號(hào)完整性要求驟升 —— 行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，未做完整性優(yōu)化的 25G 交換機(jī)，信號(hào)誤碼率可達(dá) 10??（遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)要求的 10?¹²），某數(shù)據(jù)中心曾因交換機(jī) PCB 信號(hào)問題，導(dǎo)致服務(wù)器集群數(shù)據(jù)丟包率超 3%，運(yùn)維成本增加 200 萬元 / 月。25G 交換機(jī) PCB 需符合IPC-2221（高速印制板設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）第 6.5 條款，信號(hào)完整性核心關(guān)聯(lián)阻抗匹配、串?dāng)_抑制、時(shí)序控制。捷配累計(jì)交付 60 萬 + 片 25G 交換機(jī) PCB，誤碼率達(dá)標(biāo)率 100%，本文拆解信號(hào)完整性設(shè)計(jì)要點(diǎn)、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及量產(chǎn)方案，助力解決高速信號(hào)傳輸問題。?
2. 核心技術(shù)解析?
25G 交換機(jī) PCB 信號(hào)完整性的核心矛盾是 “高頻信號(hào)衰減與串?dāng)_”，需通過三大技術(shù)參數(shù)管控，且需符合GB/T 4677（印制板測(cè)試方法）第 5.3 條款：?
一是特性阻抗，25G SerDes 信號(hào)需控制 50Ω±5% 阻抗，阻抗偏差超 ±10% 時(shí)，信號(hào)反射損耗會(huì)增加 15dB，捷配實(shí)驗(yàn)室測(cè)試顯示，阻抗 60Ω 時(shí)誤碼率升至 10??；二是串?dāng)_抑制，差分對(duì)間串?dāng)_需≤-30dB（10GHz），若串?dāng)_超 - 25dB，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)時(shí)序偏移超 20ps，符合IPC-2141 高速標(biāo)準(zhǔn)；三是介質(zhì)損耗，基材損耗因子（Df）需≤0.004@10GHz，普通 FR-4（Df=0.012）會(huì)導(dǎo)致 25G 信號(hào)每米衰減 0.8dB，而羅杰斯 RO4350B（Df=0.0037）衰減僅 0.4dB，滿足長(zhǎng)距離傳輸需求。?
此外，25G 交換機(jī) PCB 常用差分布線，差分對(duì)阻抗需控制 100Ω±10%，線對(duì)間距需≥3 倍線寬（如線寬 0.25mm，間距≥0.75mm），按IPC-2221 第 6.5.2 條款，可減少 90% 的線間串?dāng)_。?
3. 實(shí)操方案?
3.1 信號(hào)完整性設(shè)計(jì)三步法（操作要點(diǎn) + 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) + 工具 / 材料）?
- 基材選型：優(yōu)先選用羅杰斯 RO4350B（介電常數(shù) 4.4±0.05，Df=0.0037@10GHz）或生益 S1130（介電常數(shù) 4.3±0.2，Df=0.0045@10GHz），基板厚度 0.4mm~1.2mm，需通過捷配 “介質(zhì)損耗測(cè)試”（用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 JPE-VNA-900 檢測(cè)，Df 偏差≤±0.0005）；?
- 布線優(yōu)化：差分對(duì)采用 “等長(zhǎng)布線”，長(zhǎng)度差≤50mil（1.27mm），避免過孔（每過孔增加 0.5dB 衰減），若需過孔則選用盲孔（孔徑 0.2mm），線寬 0.25mm，間距 0.75mm，用 Altium Designer 差分布線工具自動(dòng)調(diào)整，同步通過捷配 DFM 預(yù)審系統(tǒng)（JPE-DFM 7.0）檢查串?dāng)_風(fēng)險(xiǎn)；?
- 阻抗管控：疊層設(shè)計(jì)為 “信號(hào)層 - 參考層 - 信號(hào)層”，層間厚度 0.15mm±0.01mm（RO4350B 基板），用 HyperLynx 仿真阻抗（捷配仿真團(tuán)隊(duì)支持 24 小時(shí)出結(jié)果），確保 50Ω 阻抗偏差≤±3%，差分阻抗 100Ω 偏差≤±5%。?
3.2 測(cè)試與量產(chǎn)管控（操作要點(diǎn) + 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) + 工具 / 材料）?
- 樣品測(cè)試：每批次首件送捷配高速實(shí)驗(yàn)室，按IPC-TM-650 2.5.5.10 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試 —— 插入損耗≤1.5dB/m（10GHz），串?dāng)_≤-30dB，誤碼率≤10?¹²（25Gbps），測(cè)試通過率需 100%；?
- 量產(chǎn)監(jiān)控：批量生產(chǎn)中，每 1000 片抽檢 20 片用阻抗測(cè)試儀（JPE-Imp-600）測(cè)阻抗，用眼圖儀（JPE-Eye-300）測(cè)信號(hào)眼圖（眼高≥200mV，眼寬≥80ps），不合格品立即追溯布線與壓合工藝；?
- 工藝優(yōu)化：壓合溫度控制在 180℃±3℃（RO4350B），壓力 26kg/cm²，避免層間厚度偏差；蝕刻采用 “精細(xì)蝕刻工藝”，線寬精度 ±0.01mm，確保阻抗穩(wěn)定性。?
?
25G 交換機(jī) PCB 信號(hào)完整性設(shè)計(jì)需以 IPC-2221 高速標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，從基材選型、布線優(yōu)化到測(cè)試驗(yàn)證形成閉環(huán)，核心是控制阻抗與串?dāng)_。捷配可提供 “高速 PCB 專屬服務(wù)”：HyperLynx 預(yù)仿真、RO4350B 基材定制、眼圖全檢，確保設(shè)計(jì)落地性。
微信公眾號(hào)
微信小程序
抖音視頻號(hào)
浙公網(wǎng)安備 33010502006866號(hào)