基于FCBGA封装设计高速Serdes接口的性能考虑综述

文摘   2024-10-29 11:22   上海  

前面几篇文章分侧重点介绍了封装设计serdes时的考虑(高速serdes接口在FCBGA封装设计上的Crosstalk问题的考虑 56Gbps Serdes高速接口在FCBGA封装低IL设计方法 封装基板Conductor Surface Roughness对高速Serdes信号插入损耗的影响),本文再进行一次详细的总结。

在目前应用的高速接口中,收发器协议的速度已经翻了一番,例如:PCIe-Gen4的速度为16Gbps,到32Gbps的PCIe-Gen5;USB4.0 Gen2在20Gbps,和到USB4.0 Gen3, 40Gbps。针对高速Serdes接口常见的有两种常见的编码方案:不归零(NRZ)和脉冲幅度调制4 level(PAM4)。因为NRZ需要更高Nyquist频率导致更高的信道相关损耗,而PAM4已经成为以太网收发器的主要解决方案,然后信令速度也在不断提高:从56Gbps PAM4到112Gbps PAM4,随着数据速率性能的不断提高,对封装基板设计面临的挑战包括:substrate stack-up, trace layout, bump pitch design, dielectric material, copper roughness, ball size, pitch design. 当存在阻抗不连续时,必然会发生反射,从而降低在接收器上看到的信号电平。在设计SerDes通道时,衬底中的过孔尤为重要。消除阻抗不连续需要精确的s参数提取来帮助分析,因为这需要正确地建模衬底布局,以便设计合适的阻抗匹配网络,这也将有助于减少插入损失;除了损耗之外,SerDes通道设计用于快速上升时间和高频信号,根据衬底设计,信号可能会激发噪声。

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