Stratix 10器件,高速信号接口布局设计指南

ID 683132
日期 5/08/2017
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QSFP28实例设计和性能优化

本节介绍了在连接器上进行的优化,以实现通道的最佳插入和回波损耗和串扰(隔离)性能。

图 79. 连接器上的QSFP28布局设计,连接器焊盘下有的一层GND Cutout (W(mil) x L(mil))这里的性能结果是通过使用50 mil x 65 mil,67 mil x 75 mil和建议的100 mil x 110 mil上的GND cutout 实现的。

在上图中,信号完成钻头尺寸为8 mil,通孔焊盘为18 mil,矩形差分via-anti-pad为45 mil x 80 mil。一对中的信号通孔到信号通孔间距为40 mil。信号通孔到GND通孔间距为27 mil。布线在第5层。所有信号通孔都被反钻(back-drilled)至第6层。

参考设计中没有连接器焊盘下的GND cutout(图 80中的蓝色参考设计)。通过使用每个收发器对下的各种GND cutout (W) mil x (L) mil可以观察到图 79中的性能。从50 mil到100 mil扫描W,从65 mil到110 mil扫描L。GND cutout仅应用在GND layer#2,如图 79中所示。

在上图中,差分回波损耗性能来自带状线走线端口。

图 80. 差分插入损耗性能蓝色参考设计没有GND cutout。

绿色设计采用50 mil x 65 mil的GND cutout。

棕色设计采用67 mil x 75 mil的GND cutout。

Intel建议使用红色设计,此设计采用100 mil x 110 mil的GND cutout。

图 81. 差分回波损耗性能蓝色参考设计没有GND cutout。

绿色设计采用50 mil x 65 mil的GND cutout。

棕色设计采用67 mil x 75 mil的GND cutout。

红色设计采用100 mil x 110 mil的GND cutout。

Intel建议使用红色设计,此设计采用100 mil x 110 mil的GND cutout。

上图表明相比之下建议的GND cutout具有最佳性能。

为进一步优化图 79中的布局结构,已添加用于带状线走线布线的两个GND参考跳板(reference diving boards)。

图 82. 连接器上的QSFP28布局设计,包括已添加的GND/参考跳板(Reference Diving Boards)参考跳板结构在第4层和第6层。跳板宽度是差分通道外边edge-to-edge的宽度的两倍。跳板长度延伸至信号通孔。
图 83. 差分插入损耗性能连接器下面的GND cutout固定在67 mil x 75 mil。
图 84. 回波损耗性能(Return Loss Performance)连接器下面的GND cutout固定在67 mil x 75 mil。

参考跳板的添加增强了插入以及回波损耗性能。

为提高两对之间的隔离度,您可以在信号对之间插入一个额外的GND via。大多数串扰是通过两个不同信号对的信号通孔之间的垂直耦合发生的。因此,添加一个GND将会增强隔离度。

图 85. 包括已添加的GND Via的QSFP28布局设计
图 86. FEXT和NEXT串扰性能连接器下面的GND cutout固定在67 mil x 75 mil。