Intel高速PCB叠层选择指南

一路上

1、高速PCB叠层选择建议

选择选择具有最低损耗角正切和较小介电常数的介电材料，例如：Megtron6 (df<0.002, εr=3.1)是一个合适的选择。

• 当它们在供应商表征后变得可用时，诸如Megtron 6N/6G或 Tachyan 100G的介电材料都是很好的选择。
• 25G+设计需要特别注意材料明细，包括玻璃纤维(Fiberglass)，电介质矩阵(Dielectric Matrix)和铜(Copper)。在较高数据速率下的信号具有较高的频率单元，波长继续减小。应仔细考虑玻璃纤维图案，介质矩阵图案和铜图案的变化，因为较短的信号波长似乎会产生更多的不连续和反射。
  

为高速信号布线选择较小的介电高度。

• 它对跟踪阻抗目标要求更小的走线宽度。在选择较宽的走线宽度和较短的走线宽度之间总是有权衡的。较宽的宽度具有较少的趋肤深度和较低的插入损耗，但需要更多空间用于布线。
• 它还导致更小的PCB高度以及更小的跳变导通高度，以实现最小的阻抗失配。
  

对所有关键高速信号布线选择足够的带状线层(stripline layer)。

• Intel建议对所有的关键高速信号(15 Gbps以上)使用带状线布线。
• 您可以在微带层(microstrip layer)上布线所有非关键高速信号(15 Gbps以下)。
• 带状线布线与其他层有最大的隔离度(只要双方都是参考平面)。
  

Intel不建议使用双带状线布线，除非在两个带状线层上的信号布线都是垂直的。这意味着应避免差分对的纵向宽边耦合。

• Intel建议Stripline优于Microstrip。如果选择了微带布线，那么Intel建议移除焊接掩模。
• 带状线布线要求更小的走线宽度，这将导致更多的空间用于信号布线。
  

对关键高速信号选择ground/signal/ground叠层组合。

• ground/signal/ground组合的选择是可行的，只要在两个带状线层上的信号布线交叉都是垂直的，以最小化导致串扰的宽边耦合。
  

选择足够的power/GND层来覆盖电源轨。

2、评估插入损耗

传输线有各种损耗，包括导体损耗，介电损耗，表面粗糙度损耗，趋肤深度损耗等。下表显示了各种材料，包括它们的介电常数和损耗角正切，表中提到的损耗角正切通常是根据材料数据手册在1 GHz上测量的。

材料	εr	Tan(δ)
Typical FR4	4	0.02
GETEK	3.9	0.01
Isola 370HR	4.17	0.016
Isola FR406	4.29	0.014
Isola FR408	3.70	0.011
Megtron 6	3.4	0.002
Nelco 4000-6	4.12	0.012
Nelco 4000-13 EP	3.7	0.009
Nelco 4000-13 EP SI	3.2	0.008
Rogers 4350B	3.48	0.0037

下图是各种介电材料的每一英寸走线长度的PCB走线衰减比较，走线宽度为5 mil，频率最高20 GHz。

在上图中，Megtron 6在28 Gbps上有每英寸0.85 dB平均损耗(Nyquist为14 GHz)。另一方面，Typical FR4在相同频率上有近似2dB损耗。

PCB衰减近似计算公式：

其中：

• W=走线宽度(mil)
• f=正弦波频率(GHz)，对于指定数据速率等同于频率
• Df=耗散因数
• DK=介电常量
  

• 在以上近似PCB衰减公式中没有考虑铜厚度，铜宽度越厚，走线阻力越少。
• 由于制造公司的一些材料公差，Intel建议设计人员必须将一个平均+/-5%的制造公差考虑到图中得到的损耗中。
• 一个平均表面粗糙度(近似2 µm)已包括在计算走线损耗衰减公式中。
  

为实现精准的损耗计算，Intel建议设计人员在传输损耗衰减上至少要有2.5D CAD分析，要考虑实际表面粗糙度，铜的厚度和频率依赖的介电材料。

材料	MEG4	MEG6	Tachyon100G
14 GHz上每英寸平均损耗	1.2 dB	0.85 dB	0.8 dB

总体而言，对于28 Gbps高速信号布线，MEG6和Tachyon100G是最好的选择。

END