高速串行鏈路信號完整性研究.pdf

1、高速鏈路系統(tǒng)受到眾多因素的影響，包括互連密度、帶寬、信號完整性及功率需求等。隨著串行鏈路系統(tǒng)向高速度、高密度、低功耗、低電壓及大電流發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸速率顯著提高，高速串行鏈路信號完整性設(shè)計面臨前所未有的巨大挑戰(zhàn)。如何獲得可傳輸多Gbps信號的高速、穩(wěn)定、可靠的互聯(lián)系統(tǒng)成為目前國內(nèi)外許多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)爭相突破的課題。
　　本文對信號完整性分析過程中涉及到的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了簡要總結(jié)。從麥克斯韋方程講起，引入傳輸線理論和散射參數(shù)，接著對系統(tǒng)

2、的發(fā)射器、信道、接收器這三個主要環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，最后對時序抖動和系統(tǒng)裕量分配做了簡要介紹。設(shè)計了一個可以支持6Gbps SAS2.0高速串行鏈路的產(chǎn)品系統(tǒng)，并分別對該鏈路的信號完整性進(jìn)行了仿真分析和實驗驗證。首先，對PCB走線的建模、阻抗、串?dāng)_等方面進(jìn)行了分析；其次，針對單板的PCB過孔進(jìn)行了三維電磁場建模并探討了過孔阻抗和回?fù)p的優(yōu)化方法；然后，通過一個純PCB走線的鏈路的仿真，研究了收發(fā)射器、編碼方式、無源信道等因素對信號完整性的

3、影響；最后，搭建該產(chǎn)品的完整鏈路系統(tǒng)，并通過過孔阻抗調(diào)整進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，最終通過了SAS2.0對無源傳輸信道仿真要求。為了驗證仿真的準(zhǔn)確性和該產(chǎn)品高速鏈路的健壯性，設(shè)計了相應(yīng)的測試夾具并投板制造加工，在常溫、高低溫及溫巡環(huán)境等各種極端條件下對系統(tǒng)運行業(yè)務(wù)壓力進(jìn)行測試，將實際產(chǎn)品業(yè)務(wù)測試環(huán)境實測結(jié)果與全鏈路無源特性仿真的結(jié)果進(jìn)行對比，進(jìn)一步分析無源仿真方法是否準(zhǔn)確、客觀、可靠；通過實時誤比特查詢，閉環(huán)分析產(chǎn)品系統(tǒng)是否能滿足6Gbps SAS

4、2.0高速串行鏈路產(chǎn)品在各種復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境可靠運行的信號完整性要求。
　　本文對PCB走線和過孔建模的方法的研究，和測試夾具板的無源測試數(shù)據(jù)對比結(jié)果一致性很好，該建模仿真方法具有很好的工程精度和應(yīng)用價值，可以在類似設(shè)計中廣泛推廣應(yīng)用。SAS總線技術(shù)廣泛應(yīng)用于企業(yè)級高性能磁盤產(chǎn)品中，但由于高速串行鏈路信號完整性設(shè)計的挑戰(zhàn)大、門檻高，國內(nèi)能推出6Gbps SAS2.0產(chǎn)品的廠商可謂鳳毛麟角，本文對6Gbps SAS2.0高速串行鏈路仿真