ITEQ IT-988GSE -piirilevy 56G/112G-kanavahäviön hallintaan

ITEQ IT-988GSE tulisi valita kvantifioidun kanavabudjetin perusteella, ei kytkimen, reitittimen, tallennusjärjestelmän tai taustalevyn koostetarran perusteella . ”400G” ei paljasta kaistanopeutta, modulointia, symbolinopeutta, reitityspituutta, liittimien määrää, pakettihäviötä, topologian kautta tapahtuvaa siirtoa, kupariprofiilia, ekvalisointia tai sallittua lisäyshäviötä. Kaksi tuotetta, joilla on sama etupaneelin kaistanleveys, voivat asettaa piirilevylle hyvin erilaisia ​​vaatimuksia.

ITEQ luokittelee IT-988GSE:n erittäin vähähäviöiseksi, korkean Tg-arvon omaavaksi, halogeenittomaksi laminaatti- ja prepreg-järjestelmäksi, ja tällä hetkellä tyypilliset Dk-arvot ovat 3.21 ja Df-arvot 0.0014 ilmoitetussa 10 GHz:n taajuudessa ja 70 %:n hartsipitoisuudella. Alkuperäisessä tuotelanseerauksessa tunnistettiin myös matalan Dk-arvon omaava lasi, saatavuus erittäin matalaprofiilisella kuparilla, yli 56 Gbps:n tiedonsiirtonopeudet kanavaa kohden, Tg yli 230 °C:ssa ja alhainen kokonaislaajeneminen. Nämä ominaisuudet ovat arvokkaita vasta, kun suuremmat epäjatkuvuudet ja johdinhäviöiden lähteet ymmärretään.

Miksi kaikki 100G:n, 400G:n tai 800G:n piirilevyt eivät tarvitse IT-988GSE:tä?

Yhdistelmä-Ethernet-sukupolvi on järjestelmäkuvaus, ei laminaattispesifikaatio. Lyhyellä linjakortilla, jossa on yksi liitin, voi olla runsaasti pelivaraa halvemmalla materiaalilla, kun taas pitkällä ortogonaalisella taustalevyn polulla, jossa on useita liittimiä ja useita läpivientireikiä, voidaan olla häviörajoitettu samalla kaistanopeudella. Päätös on tehtävä sähköpolun ja pahimman mahdollisen reititysluokan mukaan.

Vertailu on erityisen tärkeä PAM4:n kanssa. 112 Gb/s PAM4-kaista toimii tyypillisesti lähellä 56 Gbd:tä, joten sen Nyquist-taajuus on noin 28 GHz – samanlainen kuin 56 Gb/s NRZ-kaistalla – mutta PAM4 käyttää neljää amplituditasoa ja sillä on pienempi pystysuora silmämarginaali. Tämä tekee kohinan, ylikuulumisen, heijastuksen ja häviöiden hallinnasta vaativampaa, vaikka Nyquist-taajuutta ei kaksinkertaistettaisi. 224 Gb/s PAM4:ssä symbolinopeus ja asiaankuuluva taajuusalue kasvavat jälleen, mikä lisää tarkkojen korkeataajuisten rakennetietojen ja matalaprofiilisten kuparien arvoa.

Käytännön projektissa reitit luokitellaan perheisiin – lyhyt emolevyn sisäinen, keskipitkä kortti, pitkä kortti-kortti, pisin emolevy – ja käytetään huonoimmin valmistettavissa olevaa pinoa kullekin perheelle. IT-988GSE voi olla perusteltu vain pisimmällä luokalla tai vain valituilla kerroksilla. Yleismateriaalin esittely voi lisätä kustannuksia parantamatta pullonkaulareittiä.

Hajota kanavahävikkibudjetti ennen materiaalin valintaa

Häviöbudjetin tulisi olla kirjanpito, ei yksittäinen lisäyshäviökäyrä ilman omistajuutta. Jaa kanava paketteihin, piirilevysegmentteihin, läpivientireikiin, liittimiin, AC-kytkentärakenteisiin ja muihin siirtymiin. Määritä kullekin lohkolle mallit, lämpötilat ja valmistusvariaatiot. Tarkoituksena on tunnistaa, mikä osa kanavasta kuluttaa marginaalia ja mikä suunnittelumuutos voi korvata sen.

Käytä oikeita taajuusmaamerkkejä

Nyquist-taajuus on hyödyllinen tarkistuspiste, mutta kanava ei ole kaistarajoitettu täsmälleen Nyquist-taajuudella. Harmonit ja ekvalisointikäyttäytyminen tekevät heijastusvaimennuksesta, väliinkytkentävaimennuksen kulmakertoimesta, ylikuulumisesta ja moodimuunnoksesta merkityksellisiä sen yläpuolella. Analyysin kaistanleveyden ja testilaitteen tulee vastata protokollaa ja SerDes-yhteensopivuusmenetelmää. Vältä materiaalien vertaamista yhdellä sopivalla datalehden taajuudella, kun kanavamalli ulottuu paljon sitä pidemmälle.

Eristää dielektrisen ja johdinhäviön

Pienempi Df vähentää ensisijaisesti dielektristä häviötä. Se ei poista suoraan kapeiden johdinten, ohuen kuparin, pinnan karheuden tai suuren virran ahtauden aiheuttamia johdinhäviöitä. Käytä kenttäratkaisijaa tai validoitua häviömallia, joka sisältää kupariprofiilin ja -käsittelyn. Jos karkea kupari tai tarpeettoman kapea impedanssigeometria on vallitsevaa, vaihtaminen IT-988GSE:hen saattaa palauttaa odotettua vähemmän katetta.

Tämä erottelu on tärkeää myös testikappaleita verrattaessa. Mitattu parannus voi johtua sekä hartsi/lasi-järjestelmästä että näytteessä käytetystä kuparifoliosta. Kirjaa ylös tarkka folio, oksidi tai vaihtoehtoinen käsittely, valmiin kuparin paksuus, lasin tyyli ja jälkigeometria, jotta tulosta ei pidetä pelkästään laminaattiperheen ansiona.

Optimoi topologia ennen kuin maksat pienemmästä differentiaalivaihtelusta

Kallein virhe on erittäin pienihäviöisen materiaalin käyttö epäjatkuvuuden kompensoimiseksi, joka olisi voitu poistaa asettelusta. Resonoiva läpivientiotanga tai huono liittimen lähtö voi aiheuttaa syvän loven ja heijastushäviöongelman, jota pienempi Df tuskin muuttaa. Samoin jaettu referenssitaso tai kaukainen paluuläpivienti voi aiheuttaa moodimuunnoksen ja ylikuulumisen riippumatta dielektrisen aineen bulkkihäviötangenttista.

1. Poista vältettävissä olevat kerrosmuutokset. Reititä pisimmät kanavat mahdollisuuksien mukaan yhdelle vähähäviöiselle kerrosparille ja pidä referenssitaso yhtenäisenä.
2. Ohjaus tynkien kautta. Käytä vastaporaa, umpi-/hautareikiä tai optimoitua kerrosmääritystä; sisällytä malliin porausliikkeen ja jäännöstynkän toleranssi.
3. BGA- ja liitinlanseerausten viritys. Optimoi tyynyjen, vastatyynyjen, läpivientien, referenssiläpivientien sijoittelun ja lähellä olevien tasojen aukot oikean pinoamisen avulla.
4. Vähennä liittimien määrää tai paranna liittimen luokkaa. Materiaalipäivitys ei voi korvata kaikkia sopimattoman yhteenliitännän aiheuttamia häviöitä ja heijastuksia.
5. Määritä kupariprofiili. Mallinna tuotantoon tarkoitettua folio- ja käsittelymateriaalia; älä oleta, että jokainen ”VLP”-etiketti edustaa samaa pintaa.
6. Laske jäännösmarginaali uudelleen. Materiaalitaso tulisi jäädyttää vasta näiden muutosten jälkeen.

Missä IT-988GSE sijoittuu käytännön materiaalitasojen joukossa

Materiaaliporrastuksen tulisi heijastaa koko rakennetta ja kanavaa, ei yhtä Df-lukua. IT-968G voi olla suorituskykyltään riittävä valinta kohtalaisille ulottuvuuksille; IT-988GSE siirtyy pienihäviöisempään luokkaan käyttämällä matalan Dk-arvon lasia; Panasonic MEGTRON 7N tarjoaa vakiintuneen monikerroksisen/suurkuva-alustan rakennekohtaisilla tiedoilla; MEGTRON 8 ja uudemmat tuoteperheet kohdistavat laitteet vielä vaativampiin lähetysalueisiin. Nimet eivät ole keskenään vaihdettavissa, ja oikeudenmukaisessa vertailussa on käytettävä samaa hartsipitoisuutta, lasityyppiä, taajuutta, kupariprofiilia, johdingeometriaa ja testausmenetelmää.

Oikea vertailukohta on usein piirilevytason kustannus-katteen laskenta. Ota huomioon laminaatin ja prepregin kustannukset, kuparivaihtoehto, paneelien käyttöaste, laminoinnin monimutkaisuus, kelpuutus, testaus, saanto, uudelleenkäsittelyriski ja toimitusketjun saatavuus. Hieman kalliimpi neliömetriä kohden materiaali voi silti alentaa järjestelmäkustannuksia, jos se poistaa uudelleenajastimen, lyhentää kehitysaikaa tai parantaa saantoa. Kääntäen, ensiluokkainen laminaatti on tuhlausta, jos lyhyempi reitti tai korjattu läpivienti säästää enemmän katetta.

Vapauta Stackup kanavamallina

IT-988GSE-levyllä nopea pinoamislaskenta toimii syötteenä kanavamallille ja kontrolloidulle tuotantospesifikaatiolle. Sen tulisi tunnistaa tarkat ydin- ja prepreg-rakenteet, hartsipitoisuus, kovettunut paksuus, lasin tyyppi, kuparifolioprofiili, käsittely, valmiin kuparin paksuus, pinnoitus ja kerrosviite. Yleinen taulukko, jossa on merkintä ”IT-988GSE, 4 mil”, ei riitä kenttäratkaisijalle tai tehtaalle.

Tasojen määritys

Sijoita pisimmät ja herkimmät differentiaalijohtimet kerroksille, jotka minimoivat dielektriset ja johdinhäviöt säilyttäen samalla vakaan referenssin. Leveämmät johtimet yleensä vähentävät johdinhäviöitä, mutta käytettävissä olevaa leveyttä rajoittavat pakkosiirtymätiheys, impedanssi ja ylikuuluminen. Siksi pinoaminen tulisi optimoida sekä häviön että reititystiheyden suhteen sen sijaan, että se johdettaisiin kiinteästä 50 ohmin geometriasta.

Lasin kudonnan ja vinon

Matala-Dk-arvoinen lasi ei poista kudoksesta johtuvaa anisotropiaa. Differentiaaliparit voivat vääristyä, jos kaksi johdinta ottavat näytteitä eri hartsi/lasi-jakaumista. Lasin hajautus, reittikulma, leveämmät johdinjäljet, parien ja kudosten keskiarvoistus ja rakenteen valinta voivat vähentää riskiä. Vahvista lasin todellinen tyyli ja paneelin suunta; älä käytä yleistä "reitti 10 asteen kulmassa" -sääntöä ottamatta huomioon sijoittelua ja valmistettavuutta.

Impedanssi on vain yksi hyväksymismittari

Kaksi kuponkia voivat molemmat saavuttaa 100 ohmin differentiaalisen impedanssin, vaikka niillä olisi erilainen väliinkytkentähäviö ja vaihe. Impedanssin säätö varmistaa induktanssin ja kapasitanssin suhteen, mutta se ei takaa pientä johtimen karheutta, oikeaa differentiaalihäviötä, matalan moodin muunnosta tai hyväksyttäviä resonansseja. Pitkäkanavaisiin vapauttimiin tulisi lisätä S-parametri- tai protokollaan liittyviä kuponkivaatimuksia.

Pitkien suurnopeuskanavien valmistuksen valvonnan

IT-988GSE on tarkoitettu yhteensopivaksi edistyneen monikerrosprosessoinnin kanssa, mutta valmistussuunnitelma vaatii silti tarkkaa laminoinnin, mittasiirron, porauksen, tahranpoiston, pinnoituksen, vastaporauksen ja kuparikäsittelyn hallintaa. Suuri kerrosmäärä ja suurikokoiset muodot lisäävät kohdistus- ja paksuusvirheitä, kun taas syvä vastapora vaikeuttaa jäännöstynkien hallintaa ja poran vaellusta.

Kuparikäsittely ansaitsee erityistä tarkastelua. Ainoastaan ​​maksimaalisen kuorintalujuuden perusteella valittu prosessi voi lisätä suurtaajuisen johtimen häviötä. Valmistajan ja laminaattitoimittajan tulisi sopia pienihäviöisestä sisäkerroksen käsittelystä, joka täyttää edelleen tarttuvuus- ja luotettavuusvaatimukset. Kaikkien foliotoimittajan tai käsittelykemian muutosten tulisi laukaista korrelaatio samalla kupongilla.

Paneelikohtainen ja eräkohtainen ohjaus

Pätevyyskokoonpanon tulisi sisältää useita paneeleja ja, jos se on käytännössä mahdollista, useampi kuin yksi materiaalierä. Yksi kultainen paneeli voi piilottaa vaihteluita. Vertaa väliinkytkentähäviötä, impedanssia, jäännösmittauksia, dielektristä paksuutta ja kriittisiä mittoja paneelien eri sijainneissa. Määritä valvontarajat tuotantojakauman perusteella yhden nimellisen tuloksen sijaan.

Kuinka hyväksyä ensimmäinen artikkeli

Ensimmäisen artikkelin tulisi osoittaa, että mallinnettu kanava, julkaistu pino ja tehdasprosessi kuvaavat samaa fyysistä tuotetta. Kanavan validointijoukko riippuu protokollasta, mutta se yhdistää yleensä dimensiotodisteet, TDR:n, S-parametrit ja – jos saatavilla – SerDes-menetelmän tai vaatimustenmukaisuustestausajoneuvon.

• Toteumatilan pinoamisraportti: valmiiden dielektristen ja kuparin paksuudet, lasin tyyppi, hartsipitoisuus, folio, pinnoitus ja paneelien sijainti.
• Läpi- ja takaporareikien poikkileikkaukset: tynnyrin laatu, tyynyn kiinnitys, jäännöstyngä, poraussiirtymä ja pinnoitteen jakautuminen.
• TDR: impedanssiprofiili ja paikalliset epäjatkuvuudet edustavilla reiteillä.
• Lisäys-/heittovaimennus: differentiaaliset S-parametrit määritellyllä kaistanleveydellä, ja kiinnittimien poisto tai upotuksen purkaminen on dokumentoitu.
• Tilamuunnos ja ylikuuluminen: Sdc/Scc-termit tai protokollaan liittyvät rajat edustaville rakenteille.
• Usean pituisen kupongin korrelaatio: erottaa laukaisuhäviön hajautetusta linjahäviöstä ja parantaa mallin sovitusta.
• Järjestelmän silmä- tai vaatimustenmukaisuustesti: vahvistaa, että taajuuskorjain, kotelo, liitin ja piirilevy toimivat yhdessä marginaalilla.
• Ympäristötarkastus: lämpötila- tai kosteuskorrelaatio, kun sovellus ja kelpoisuussuunnitelma sitä edellyttävät.

Kun mitattu linjahäviö poikkeaa simuloidusta, älä säädä Df-arvoa sokkona. Tarkista kupariprofiilimalli, valmiiden johdinkiskojen mitat, dielektrisen materiaalin paksuus, laukaisussa käytettävän upotuksen poisto, lasin tyyppi, pintakäsittely ja testauslaite. Yhteen testauskappaleeseen sovitettu "tehollinen Df" voi piilottaa johtimen tai kiinnittimen virheet, eikä se välttämättä siirry toiseen geometriaan.

IT-988GSE:n tarjouspyyntökieli

Tarjouspyynnön tulisi tehdä kanava-arkkitehtuuri riittävän näkyväksi, jotta valmistaja voi ehdottaa valmistettavissa olevaa kokoonpanoa paljastamatta tarpeettomia suljetun järjestelmän yksityiskohtia. Siinä tulisi myös määritellä vastaavan materiaalin osalta vaadittavat todisteet.

Materiaalisen päivityksen päätöksentekopuu

1. Täyttääkö pahimman mahdollisen kanavan vaatimukset edullisemmalla, pätevällä rakenteella, jossa on prosessimarginaali? Jos kyllä, älä päivitä pelkästään siksi, että tuotteen nimi on 400G tai 800G.
2. Onko vika paikantunut läpivientiin, liittimeen, kotelon haaroitukseen vai paluureitin epäjatkuvuuteen? Jos kyllä, korjaa topologia ennen dielektrisen kerroksen vaihtamista.
3. Onko lineaarisesti jakautunut tappio suurin jäljellä oleva tekijä? Jos ei, materiaalimuutoksella voi olla rajallinen vaikutus.
4. Onko kupariprofiili, jälkigeometria ja sisäkerroksen käsittely optimoitu? Jos ei, niin ensin kvantifioi nämä muutokset.
5. Läpäiseekö IT-968G tai jokin muu erittäin matalahäviöinen taso suojakaistalla? Jos kyllä, vertaa elinkaarikustannuksia ja tiekarttaa ennen IT-988GSE:n valitsemista.
6. Läpäiseekö IT-988GSE valmistettavissa olevan pinon marginaalilla? Jos kyllä, jäädytä rakennus- ja kelpoisuussuunnitelma.
7. Edellyttääkö tiekartta 224G-luokan kaistoja tai pidempää ulottuvuutta? Vertaile MEGTRON 8:aa, uudempia ITEQ-tuoteperheitä tai muita pienempihäviöisiä järjestelmiä käyttämällä taajuudelle sopivia tietoja ja identtisiä testiajoneuvoja.

Tämä päätöspuu estää sekä ali- että ylisuunnittelun. Tuloksena tulisi olla dokumentoitu perustelu: mikä reittiluokka tarvitsi materiaalin, kuinka suuren marginaalin se talteen otti, mitä vaihtoehtoja arvioitiin ja mitkä tuotantotiedot suojaavat tätä marginaalia.

Projektikohtaiset kysymykset, joita insinöörit todella kysyvät

Voiko IT-988GSE pelastaa kanavan, jossa on jo suuri läpivientiraja?

Yleensä ei tehokkaasti. Pienempi jakautunut dielektrinen häviö voi parantaa perusviivan vaimennusta, mutta resonoiva tynkä on paikallinen epäjatkuvuuskohta. Suora ratkaisu on takareikä, kerrosten uudelleenjärjestely, sokko-/haudatut läpiviennit tai läpivientien uudelleensuunnittelu.

Onko VLP-kupari pakollinen?

Ei yleispätevänä sääntönä, mutta kupariprofiilin on oltava osa mallia ja tarjouspyyntöä. Korkeilla taajuuksilla karkeampi kalvo voi kuluttaa riittävästi marginaalia kumotakseen hartsijärjestelmän hyödyt. Valitse matalimman profiilin omaava hyväksytty kalvo, joka täyttää tarttuvuus-, saatavuus- ja luotettavuusvaatimukset.

Pitäisikö jokaisen kerroksen käyttää IT-988GSE:tä?

Ei välttämättä. Sekamateriaalien käyttö tai valikoiva suurnopeuspinoaminen voi olla taloudellista, mutta hybridilaminointi tuo mukanaan kovettumis-, CTE-, virtaus-, kohdistus- ja vääntymisriskejä. Koko rakenne on hyväksyttävä.

Mikä on paras todiste materiaalivalinnan oikeellisuudesta?

Pahimman mahdollisen kanavamallin korreloivat julkaistun rakenteen mitattuihin S-parametreihin, ja sen jälkeen käytettiin järjestelmätason silmämääräisiä tai tuotannon suojavyöhykkeen mukaisia ​​​​yhteensopivuustuloksia. Pelkkä datalehtiarvo ei riitä.

Miten IT-988GSE:tä tulisi verrata MEGTRON 7N:ään tai MEGTRON 8:aan?

Käytä samaa kohdepinoa, lasityyppiä tai vastaavaa rakennetta, kupariprofiilia, johdingeometriaa, taajuusaluetta, laukaisua ja testausmenetelmää. Ota huomioon toimittaja, paneelien saatavuus, prosessituntemus, UL/yhteensopivuusvaatimukset, terminen luotettavuus ja tiekartta – älä pelkästään Df-arvoa.

IT-988GSE:n tekninen arvo on siis spesifinen ja mitattavissa: se vähentää hajautetun kanavan häviöitä vaativissa, hyvin suunnitelluissa yhteenliitännöissä. Sitä tulisi käsitellä yhtenä hallittuna osana pakettien välistä kanavaa, ei arvovaltaisena korvikkeena kurinalaiselta topologialta ja validoinnilta.

Valmistajan viitteet ja julkaisutiedot

Alla olevat linkit dokumentoivat ITEQ:n yli 56 Gbps:n nopeuden asemointia ja ajankohtaisia ​​julkisia vertailutietoja. Panasonicin sivut ovat mukana vain tasorajojen tarkastelua varten. Lopullisen materiaalivalinnan on käytettävä vertailukelpoisia testausmenetelmiä ja varsinaiselle ytimelle, prepregille, lasille ja kuparijärjestelmälle toimitettuja valvottuja rakennustietoja.

• ITEQ IT-988G/IT-988GSE:n laukaisutiedot
• ITEQin nykyisten materiaaliperheiden vertailu
• Panasonic MEGTRON 7 -tuoteperheen sivu eri tuoteryhmien vertailua varten
• Panasonic MEGTRON 8 -tuoteperheen sivu tiekarttojen vertailua varten