112G串行链路的镀通孔通孔设计规范

编者注:本文发表于DesignCon 2021并入选最佳论文奖决赛。以下是摘要/介绍，并附有完整论文的PDF链接。

高速电子行业正在将串行链路从56 Gb/s迁移到112 Gb/s。通常，这些链路使用PAM-4协议，分别具有14 GHz和28 GHz的奈奎斯特频率。最近的研究表明，该行业正在接近悬崖，镀通孔(PTH)通孔技术在支持28 GHz奈奎斯特频率要求的串行链路方面已经达到极限。此外，印刷电路板(PCB)制造商似乎不愿意广泛支持先进技术，如用于高层计数板的堆叠微/激光通孔。因此，高速电子工业必须开发方法来适应不断发展的PCB技术，这些技术引入了越来越深的微/激光通孔，但仍然有一些层可以使用28 GHz的PTH通孔。

如前所述，基于专门设计的测试板，在PCB技术中设计低反射电压(S11)高达28 GHz的PTH通孔是非常困难的。然而，一些采用精心设计的PTH通孔的带状线层被证明能够支持112 Gb/s的PAM-4链路。

最近，同样的测试板艺术品是由不同的制造商制造的。当在与原始板相似的条件下进行测试时，PTH通孔表现出显着降低的性能。具体来说，第二块板的性能没有达到28 GHz反射电压的要求。虽然第一块电路板的结果表明，使用PTH通孔技术的PCB可以支持28 GHz奈奎斯特频率，这有点令人惊讶，但由于PCB制造商的变化，看到对第二板性能的如此重大影响同样出乎意料。

这篇论文描述了随后的调查，并提出了一种策略，以增加直接针对确保PCB通过高频性能的可验证制造规范。信号完整性工程师长期以来一直强制执行高速PCB传输线路由的特性阻抗规范。最近，出现了减少痕量损耗的额外要求，例如指定低损耗铜粗糙度处理。然而，为了进一步实现下一代高速链路，有必要通过技术电气性能制定新的规范。

首先，对比了两家PCB制造商的通孔性能，并分析了影响信号完整性测量结果的物理结构差异。接下来，提供了一套建议的制造商规格，以满足高带宽电气要求。对这些建议的规范提出的一个要求是，它们必须容易被制造商验证。通常，PCB制造商没有能力通过电气测量来验证高频性能。这些规范包括可物理验证的方面，如成品衬垫和反衬垫尺寸、层对层配准以及“有效”通管直径要求。激光盲通孔的制造规格也包括在内，因为该技术增加了电路板的112g路由层的数量，否则仅限于PTH通孔。

提出的规范延长了传统PCB技术的“寿命”。这可能为PCB制造商提供时间来开发比112G PAM-4更快的链路更先进的通过技术。

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