SerDes鏈路協同仿真與無源鏈路優化設計
電子技術應用
杜審言，付雷雷
高澈科技（上海）有限公司
摘要： 隨著SerDes鏈路信號傳輸速率的提升，信道鏈路經過芯片封裝和印刷電路板過孔、AC電容和連接器等，會導致信號完整性（Signal Integrity， SI）挑戰進一步增大。提出基于SerDes 32 Gbps-NRZ信道傳輸系統，優化無源信道中的BGA過孔、AC耦合電容焊盤、FMC連接器（FPGA Mezzanine Card Connector）處Pin腳設計，提升了通道阻抗的一致性，建立了更為準確的無源鏈路通道模型，并結合芯片有源IBIS-AMI模型，對比分析優化前后鏈路信道對眼圖的影響，保證了32 Gbps-NRZ高速信號的穩定傳輸。
中圖分類號：TN919；TP336 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245386
中文引用格式： 杜審言，付雷雷. SerDes鏈路協同仿真與無源鏈路優化設計[J]. 電子技術應用，2025，51(1)：25-28.
英文引用格式： Du Shenyan，Fu Leilei. SerDes link co-simulation and passive link optimization design[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(1)：25-28.
中文引用格式： 杜審言，付雷雷. SerDes鏈路協同仿真與無源鏈路優化設計[J]. 電子技術應用，2025，51(1)：25-28.
英文引用格式： Du Shenyan，Fu Leilei. SerDes link co-simulation and passive link optimization design[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(1)：25-28.
SerDes link co-simulation and passive link optimization design
Du Shenyan，Fu Leilei
Celestial Microsystems（Shanghai） Co.， LTD.
Abstract： As the signal transmission rate of the SerDes link increases, the signal integrity (SI) challenge increases further as the channel link passes through PKG and PCB boards, through holes, AC capacitors and connectors. This paper provides a transmission system based on SerDes 32 Gbps-NRZ channel, optimizes the design of BGA holes in passive channels, AC coupling capacitor pad, and Pin pins of FMC connectors, improves the impedance consistency in channels, and establishes a more accurate passive link channel model, combined with the active IBIS-AMI model of the chip, the influence of the optimized channel on the eye image is compared and analyzed, which ensures the stable transmission of 32 Gbps-NRZ high-speed signal.
Key words : SerDes；passive link analysis；eye image simulation；IBIS-AMI model
引言
隨著電子芯片系統的小型化和高度集成化，PCB上傳輸信號速率的不斷增加，加上PCB板層數不斷增多，鏈路中不可避免地需要過孔換層，而長距離跨板傳輸信號也需要使用連接器和AC耦合電容等器件。所以針對SerDes信號系統的信號完整性仿真設計分析變得更加重要，在信道鏈路中，過孔不能僅僅當作金屬過孔，同時也要考慮過孔的焊盤、反焊盤以及殘樁等帶來的電容寄生效應影響[1]。所以鏈路系統設計，尤其是對高速SerDes進行全鏈路設計時，必須對其通信信道進行信號完整性SI仿真分析。
本文基于3D電磁仿真軟件，結合芯片有源IBIS-AMI模型，對SerDes 32 Gbps-NRZ高速信號進行信號完整性仿真分析。其中無源仿真優化包括: 芯片側BGA過孔優化，通道中AC耦合電容焊盤設計優化、FMC連接器處Pin腳優化、SMA接頭優化，最終無源電磁仿真中的RLCG或S參數模型結合有源IBIS-AMI(Algorithmic Modeling Interface)模型進行仿真，在信道RX接收端觀測分析眼圖質量。
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作者信息：
杜審言，付雷雷
（高澈科技（上海）有限公司，上海 200120）
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