如何提升交換機56G信號傳輸?shù)腜CB可靠性設計

PCB板卡作為交換機硬件架構的重要組成部分，承載著各種硬件器件和部件，其可靠性至關重要，直接影響交換機的整體性能。

隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，交換機單lane信號速率也在飛速提升，這對PCB和SI設計而言都是全新的挑戰(zhàn)。本文將從PCB的硬件設計與加工兩個維度來闡述，如何提升交換機56G信號傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

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1、PCB材料選擇

應當選取Hyper Low Loss高速板材，將損耗控制在-0.66db@12.89GHz以內，以滿足56G信號對Loss的需求。

2、PCB疊層設計

56G Serdes信號需要參考完整的GND平面，保證信號回流路徑最短的同時，又能避免信號層相鄰帶來的串擾。

Power平面通過GND平面與信號層完全隔離，保證了良好的電源完整性。

3、Serdes信號的TX和RX完全隔離設計

所有TX信號分布在上半層，RX信號分布在下半層，可以避免Serdes信號相互干擾。由于在交換芯片內部，TX信號的PIN腳分布在芯片外側，RX信號的PIN腳分布在芯片內側，信號通過過孔換層后，進行過孔背鉆，這樣TX和RX信號實現(xiàn)完全隔離，避免互相干擾。

4、SI設計優(yōu)化

A、56G Serdes信號推薦采用十度線設計，能夠有效降低玻纖效應帶來的阻抗不連續(xù)。

B、采用Via in pad設計，可以優(yōu)化交換芯片和光模塊信號連接器區(qū)域阻抗的連續(xù)性。

C、反焊盤處理，需要通過調整過孔反焊盤的尺寸，優(yōu)化過孔阻抗的容性，進而達到優(yōu)化過孔整體阻抗的目的。

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1、采用Skip Via技術

連接TOP層和第三層的過孔采用Skip Via技術，即通過控深鉆+激光鉆孔技術實現(xiàn)表層和第三層信號的連通。控深鉆使用機械鉆頭將TOP層和第二層的銅皮打穿，利用激光的熱能和化學燒蝕將過孔周圍的玻璃纖維清理干凈，之后對過孔化學沉銅并樹脂塞孔。此工藝，既實現(xiàn)了信號的連通，又不會產生stub，對信號完整性的提升有很大幫助。

另外，對PCB制程而言，Skip Via工藝和盲孔工藝都可以達成同樣的效果，但Skip Via與盲孔相比，加工周期短（不用多次壓合），加工過程更簡單，具有明顯的成本優(yōu)勢，推薦采用Skip Via工藝。

2、采用3D背鉆技術

推薦采用3D背鉆技術，該技術可以將過孔的stub精準控制在2-8mil，能極大地改善反射對信號完整性帶來的影響。建議背鉆孔徑采用D+6方案，即背鉆鉆刀在一鉆鉆刀的基礎上直徑增加6mil，相較于常規(guī)的D+8方案，背鉆鉆刀直徑減小2mil，盡可能加大Serdes信號相鄰參考層（GND平面）的面積，避免Serdes信號出現(xiàn)跨分割風險。

3、采用樹脂塞孔技術

建議所有8-10mil的過孔全部采用樹脂塞孔技術。樹脂塞孔為真空塞孔，過孔內100%填滿樹脂。相對于普通的綠油塞孔，樹脂塞孔的優(yōu)勢非常明顯，樹脂塞孔為全塞，過孔內全部填滿樹脂，也就不會殘留空氣和水汽，從根本上避免了水汽對孔壁的腐蝕，提升了過孔的長期可靠性，也就大大提升了板卡的使用壽命。

4、采用POFV技術

56G Serdes信號的收發(fā)端（交換芯片端和光模塊端）采用POFV（Plated over Filled Via）設計，也就是Via in pad技術，信號的換層過孔直接打在零件封裝的焊盤上。這樣既節(jié)省了PCB布局布線的空間，又極大提升了SI和PI的性能，一舉兩得。生產中，鉆孔環(huán)節(jié)完成之后，接著進行孔壁沉銅，之后樹脂塞孔，然后電鍍填平，處理之后絲毫不會影響SMD器件的貼裝。