Выбор материалов для печатных плат PCIe 6.0 для материнских плат, райзеров и дополнительных плат расширения.

Выбор материалов для PCIe 6.0 относится ко всей платформе в целом, а не к отдельной плате. PCI-SIG определяет скорость передачи необработанных данных 64.0 ГТ/с с сигнализацией PAM4, облегченной коррекцией ошибок (FEC), CRC и кодированием на основе FLIT. Таким образом, материнская плата, райзер и плата расширения могут потреблять разные части электроэнергии, даже если они приобретаются у разных поставщиков.

Highleap преобразует утвержденную топологию в параметры управления на уровне платы: распределение слоев, профиль медных контактов, дифференциальное сопротивление, структура переходных отверстий и обратного сверления, геометрия разъемов и наличие подтверждающих образцов. На странице производителя не следует обещать соответствие протоколу на основании названия ламината; на ней должно быть показано, как воспроизводимые данные для печатных плат и сборок подтверждают соответствие требованиям заказчика.

Прямой маршрут посадкиКачество прорыва и перехода может стать доминирующим фактором.

Материнская плата + AICИ платы, и краевой разъем финансируются за счет одного бюджета.

Материнская плата + райзер + AICДополнительные сегменты делают контроль потерь и неисправностей более сложным.

Требования к материалам определяются топологией PCIe 6.0.

PCIe 6.0 может представлять собой короткий маршрут между устройствами на одной печатной плате, соединение материнской платы с платой расширения через краевой разъем, путь через райзер или более сложную корпоративную платформу с дополнительными переходами. Материал платы вносит свой вклад в распределенные потери; каждый разъем и поле переходных отверстий добавляют разрыв. Короткие прямые маршруты могут определяться геометрией корпуса и выводов. Более длинные многоплатные маршруты распределяют большую часть потерь на ламинат и медь.

Топология	Основные проблемы, связанные с печатными платами.	Подход к выбору материалов
Короткое соединение встроенного устройства	Выход из BGA-корпуса, переходы между слоями, непрерывность опорного сигнала и локальные перекрестные помехи.	В первую очередь оптимизируйте топологию; может быть достаточно стандартной конструкции с низкими потерями.
Материнская плата к плате расширения	Краевой разъем, переходные отверстия хоста и платы, распределение трасс и толщина платы.	Смоделируйте обе платы и разъем; не выбирайте каждую плату по отдельности.
Материнская плата, райзер и плата расширения.	Множество разъемов, дополнительная длина печатной платы, суммарные потери на перекос и отражение.	Вероятность использования материалов с меньшими потерями и агрессивного контроля за отходами возрастает.
Архитектура с изменением времени или сегментированием	Бюджеты сегментов, размещение, обеспечение бесперебойности электроснабжения и местные высокоскоростные маршруты.	Выбирайте материал, ориентируясь на каждый электрический сегмент, а не на общее расстояние системы.

Архитектор системы должен определить сегменты, максимальную длину трасс, модели разъемов и целевой канал. Затем Highleap проверяет, возможно ли изготовить предложенное количество слоев, толщину и стратегию использования переходных отверстий. Вся платформа может использовать различные материалы на разных платах, при условии, что каждый сегмент остается в пределах выделенной ему области и контролируется цепочка поставок.

Можно ли использовать высокотемпературный стекловолоконный материал FR-4 на коротком участке PCIe 6.0?

Вполне возможно, но ответ зависит от длины трассы, количества меди, типа корпуса, количества разъемов, выравнивания и допусков. «Высокая температура стеклования» — это категория тепловых характеристик, а не гарантия потерь в канале. Некоторые короткие трассы могут работать с подходящими проводниками семейства FR-4 со средними или низкими потерями; другие трассы требуют конструкции с меньшими потерями. Решение принимается на основе моделирования и сопоставления с прототипом, а не по универсальному правилу.

Должны ли материнская плата и плата расширения быть изготовлены из одного и того же материала?

Не обязательно. У них могут быть разные длины трасс, количество слоев, толщина печатных плат, объемы производства и целевые показатели стоимости. Важно сквозное соединение. Экономически эффективная платформа может предусматривать использование более высокопроизводительной конструкции в более длинном или чувствительном к потерям сегменте, в то время как в других местах может использоваться другой одобренный материал. Переходы между разъемами и опорными плоскостями по-прежнему требуют совместного моделирования.

Выбор материалов для материнской платы, райзера и карты расширения.

Материнская плата обычно имеет самую длинную и сложную трассировку, но при этом может обладать большей гибкостью в отношении слоев. Дополнительная плата должна соответствовать требованиям к механической толщине и краевым разъемам. Райзер может добавить два разъема и еще один сегмент печатной платы в небольшом объеме. Таким образом, каждая плата должна иметь структуру, которая соответствует как ограничениям локального производства, так и общему бюджету каналов.

При разработке материнской платы производитель анализирует шаг BGA-корпусов, разветвления, распределение слоев, количество переходных отверстий, размер платы, поля для модулей DIMM или разъемов и контроль деформации. При разработке платы расширения внимание переключается на краевые контакты, скос, толщину готового изделия, место для разъема, посадку кронштейна и нагрузку при сборке. Райзер может быть механически простым, но электрически дорогим, поскольку его разъемы и короткие дорожки создают разрывы. Эти различия должны быть указаны в запросе на коммерческое предложение.

Выбор меди и стекла

Низкопрофильная медь может уменьшить потери в проводнике, а подходящие стекловолоконные конструкции могут помочь с перекосом и стабильностью импеданса. Точная доступность зависит от материала и толщины. В схеме многослойной структуры следует указать, обязателен ли медный профиль. При проектировании также следует учитывать угол трассировки и геометрию пар проводников, а не ожидать, что материал решит все проблемы, связанные с эффектом стекловолоконного плетения.

Количество слоев не является показателем производительности.

Добавление слоев может упростить обеспечение непрерывности опорных линий и уменьшить количество переходов, но также может увеличить толщину и длину сквозных переходных отверстий. Оптимальное количество слоев — это то, которое поддерживает разветвления, плотность трассировки, распределение питания, опорные плоскости и технологичные структуры переходных отверстий. Компания Highleap может предложить вариант расположения слоев после анализа расположения BGA и разъемов; стандартная структура «16-слойной платы PCIe» не может быть перенесена между различными продуктами.

Команда разработчиков должна использовать четкую стратегию трассировки дифференциальных пар для определения расстояний, опорных плоскостей, развязки пар и переходов. Завод контролирует выпускаемую геометрию; он не может исправить пару, которая пересекает неподходящий зазор в плоскости или изменяет опорную плоскость без планирования обратного пути.

Использование коротких замыканий, разъемов и BGA-выходов может занять доминирующее положение на рынке.

Выбор материала привлекает внимание, поскольку его легко отобразить на чертеже, но самые большие проблемы, которых можно избежать, часто носят геометрический характер. Отверстие в переходном отверстии может вызывать резонанс. Вывод разъема может создавать избыточную емкость или индуктивность. Вывод BGA-компонента может привести к сильному сужению и плоскостным переходам. Смола с более низким коэффициентом Df не может устранить эти разрывы.

В каких случаях требуется сверление отверстий для PCIe 6.0?

Обратное сверление оправдано, когда неиспользованная длина пластинчатого переходного отверстия угрожает каналу и когда можно изготовить желаемый остаточный отрезок. В конструкции должны быть определены соединяемые слои, сторона сверления, диаметр обратного сверления, целевая глубина и зоны ограничения прохода. Компания Highleap проверяет допуск на остаточный отрезок на соответствие точности совмещения и возможностям сверления. Для некоторых типов соединений более эффективными могут быть глухие переходные отверстия или другое назначение слоев.

Перед тем как указывать очень малое остаточное значение, внимательно изучите детальный процесс обратного сверления печатной платы . Метод приемки — микросрез, рентгеновский контроль или другой согласованный метод — должен быть указан в заказе.

Право собственности на запуск коннектора

Производитель разъемов может предоставить эталонный посадочный размер, но окончательный вариант вывода зависит от толщины платы, геометрии контактных площадок, антиконтактов, обратных переходных отверстий и эталонных слоев. Выводы на основную плату и плату расширения должны моделироваться как часть одного и того же пути. Highleap может контролировать сверление, контактные площадки, антиконтакты и регистрацию слоев; электрическая геометрия должна быть утверждена системным проектировщиком.

Разборка и сборка BGA-компонентов

Для устройств с малым шагом выводов могут потребоваться переходные отверстия в контактной площадке, заполненные переходные отверстия, закрытые переходные отверстия или глухие микропереходные отверстия. Эти варианты влияют на стоимость платы без корпуса и на сборку BGA-компонентов. Если сборкой платы занимается компания Highleap, то команды по изготовлению и трафаретной печати могут согласовать качество покрытия контактных площадок, их соосность, объем припоя, рентгеновский контроль и доступ для ремонта. Общие требования к сборке BGA-платы следует учитывать на раннем этапе, особенно для крупных корпусов и толстых многослойных плат.

Производственный контроль, обеспечивающий защиту запаса прочности PCIe 6.0

Производственный чертеж должен переводить модель канала в контролируемые параметры. К ним могут относиться точный материал и количество меди, толщина диэлектрика, дифференциальное и однополярное сопротивление, геометрия готовой дорожки (где это критически важно), детали переходных отверстий и обратного сверления, размеры краевых разъемов, изгиб и скручивание, а также требования к образцам. Указание «печатная плата, соответствующая стандарту PCIe 6.0» не является измеримой спецификацией изготовления.

Компания Highleap использует CAM-системы и проверку структуры слоев для подтверждения заполнения смолой, баланса меди, расстояния между сверлами и медными пластинами, импедансных структур, масштабирования панелей и тестовых образцов. Затем завод регистрирует утвержденную конструкцию для повторных заказов. Если сердечник, препрег или медная фольга становятся недоступны, изменение следует представить с пересмотренным расчетом структуры слоев и импеданса, а не вносить на основании широкого пункта об эквивалентных материалах.

Допуск импеданса и корреляция образцов

В таблице импедансов должны быть указаны слой, тип трассы, целевое значение, допуск и требования к тестированию. Образцы должны отражать конструкцию изделия. Заказчик должен указать, на основании ли приемка производится по результатам тестирования образцов (TDR), измерений изделия или и того, и другого. Необходимо пересмотреть контроль импеданса на высокоскоростных печатных платах, чтобы избежать неоднозначных указаний.

Регулировка перекоса и ширины линии

Дифференциальное смещение может возникать из-за несоответствия трассировки, структуры стекловолокна и асимметричных переходов. Изготовитель контролирует компенсацию, травление и изготовление топологии; проектировщик контролирует геометрию трассировки и длину пары. Согласование критической длины не следует оставлять на усмотрение автоматических правил без учета несвязанных областей и полей контактов разъема.

История термической обработки при сборке

Материнская плата PCIe или плата ускорителя могут содержать крупные BGA-компоненты и тяжелые разъемы. Многократные циклы пайки оплавлением, выборочная пайка или доработка могут создавать нагрузку на плату. При выборе материалов следует учитывать не только потери, но и тепловую надежность. Для предотвращения деформации могут также потребоваться сборочные приспособления и поддержка пайки оплавлением.

Запросить коммерческое предложение по системе терморегулирования печатной платы робота

Проектирование и расчет стоимости печатной платы PCIe 6.0

Компания Highleap может обеспечить изготовление прототипов, мелкосерийное производство печатных плат и поддержку серийного производства, но ценовое предложение должно основываться на фактическом сегменте платы. Включите соответствующий чертеж канала PCIe или сводку трассировки, даже если полная модель системы является конфиденциальной. Заводу необходима достаточная информация, чтобы отличить критическую линию от обычной дифференциальной трассировки.

Данные запроса коммерческого предложения (RFQ) для платы PCIe 6.0

Gerber/ODB++, чертеж для изготовления, данные для сверления и обратного сверления;
утвержденные материалы или разрешение на предложение эквивалентной конструкции;
Структура слоев, профиль медных проводников, таблица импедансов и критически важные слои трассировки;
максимальная длина маршрута, количество соединительных участков и сводная информация о переходах между ними;
образец, S-параметр, микросечение или требования к приемке размеров;
Спецификация материалов, центроид, сборочный чертеж, программирование и план функционального тестирования;
Количество прототипов, прогноз производства, место доставки и требования к упаковке.

После проверки в коммерческом предложении можно подтвердить наличие материалов, сроки изготовления, тестирование, сборку, оплату и варианты доставки. Сокращенные сроки поставки предлагаются только после проверки специальных ламинатов, меди и компонентов. Заказы на прототипы могут быть отправлены международной экспресс-доставкой, а заказы на крупные партии – с использованием согласованных транспортных условий. Отслеживаемость партий позволяет проводить послепродажный инженерный анализ и принимать корректирующие меры.

Более подробное обсуждение процесса производства см. в разделе « Высокоскоростное производство печатных плат» . Утверждение на уровне страницы должно оставаться точным: Highleap производит платы в соответствии с утвержденной заказчиком структурой и измеримыми критериями приемки; окончательное соответствие стандарту PCIe зависит от полной реализации кремниевой микросхемы, корпуса, разъема, платы, микропрограммного обеспечения и системы.

Те, кто занимается переосмыслением времени, меняют материальный вопрос, а не необходимость в дисциплине.

Устройство для перетайминга позволяет разделить длинный путь на более короткие электрические сегменты, уменьшая требуемую длину каждого сегмента. Оно также добавляет корпуса, питание, тактовые сигналы и локальную трассировку. Таким образом, материал можно выбирать по сегментам, но устройство для перетайминга не оправдывает игнорирование выводов разъемов или патрубков переходных отверстий. Его размещение следует учитывать при анализе структуры и сборки.

При закупках платформы с измененным временем работы могут иметь разные версии плат и риски, связанные со спецификацией материалов. Компания Highleap может предложить цену как на саму плату, так и на сборку в сборе, чтобы высокоскоростная компоновка, система питания, теплоотвод и сроки поставки компонентов были учтены в одном графике.

Размеры краевого соединителя являются как механическими, так и электрическими.

Для дополнительных плат требуется контролируемая толщина, фаска, качество обработки контактов, фиксация и контур. Эти параметры влияют на установку и работу разъема. Выход от контакта к внутренней трассе должен соответствовать утвержденным размерам и структуре слоев. Изменение материала, которое изменяет толщину платы или геометрию дорожек, может, следовательно, повлиять как на посадку, так и на отклик канала.

В процессе проверки CAM-системы Highleap проверяет требования к золотым контактам, фаске и толщине. Заказчик должен предоставить соответствующие механические характеристики платы и любые ограничения по размерам, установленные производителем разъемов. Если собирается кронштейн или усилитель, необходимо также указать допуск и нагрузку на них.

Утверждение прототипа должно включать все сегменты платы.

Проверка образца материнской платы не доказывает эквивалентность конструкции райзера и дополнительной платы. Каждый критически важный сегмент должен иметь репрезентативное сопротивление и, при необходимости, данные о потерях. При тестировании системы следует использовать соответствующие разъемы и кабели. Если разные поставщики производят разные сегменты, особенно важны предположения относительно общей структуры и параметров запуска.

Компания Highleap может производить несколько связанных типов плат в рамках одного проекта и вести отдельные записи о материалах и контроле качества. Это упрощает сопоставление данных, поскольку изменения в одном сегменте остаются видимыми, а не скрытыми за отдельными каналами закупок.

Качество сборки влияет на соответствие требованиям при отладке.

Крупные корпуса BGA могут иметь пустоты, обрывы или деформации, которые проявляются как периодические системные неисправности. Разъемы могут быть смещены или повреждены во время запрессовки. Остатки чистящих средств могут влиять на цепи поддержки с высоким импедансом. Компания Highleap может проводить рентгеновский контроль, оптическую оптику, проверку первого образца и функциональное тестирование, но покупатель должен определить, какие именно доказательства необходимы.

Когда платформа не соответствует требованиям, сохраненные данные о сборке и печатной плате помогают отделить геометрию каналов от проблем с пайкой или компонентами. Это снижает соблазн заменить материал до выявления истинной причины.

Удобство при покупке не должно ослаблять контроль за изменениями.

Компания Highleap поддерживает международные платежные и транспортные соглашения, поиск комплектующих и обработку повторных заказов. Удобство не означает свободную замену. Материалы, разъемы и критически важные компоненты заменяются только в рамках согласованной процедуры утверждения. В коммерческом предложении могут быть указаны товары, предоставленные заказчиком, товары, поставленные по договору консигнации, и товары, закупленные на заводе, что обеспечивает четкое определение права собственности.

После поставки, отслеживаемые записи о партиях и испытаниях служат основой для инженерной проверки. Профессиональный процесс послепродажного обслуживания начинается с утвержденных данных, выявленных симптомов и количества затронутых случаев, а затем определяет меры по локализации и устранению проблемы.

Целостность электропитания и тепловые характеристики оборудования могут ограничивать суммирование сигналов.

Высокоскоростное размещение слоев не происходит изолированно. Устройства PCIe 6.0, ретаймеры и коммутаторы требуют подачи питания, развязки и теплоотвода. Добавление опорных плоскостей для обеспечения целостности сигнала может увеличить количество слоев; добавление тяжелых медных или радиаторных элементов может повлиять на толщину и деформацию. Анализ структуры слоев должен включать как требования к сигналу, так и к питанию.

Компания Highleap может проверить баланс меди, расстояние между силовыми плоскостями и монтажное оборудование, но заказчик должен предоставить информацию о текущих, тепловых и механических ограничениях. Схема, состоящая только из сигнальных элементов и не способная выдержать конечные компоненты, не готова к производству.

Использование контролируемой эталонной платы позволяет эффективно устранять неполадки, связанные с соответствием нормативным требованиям.

После того, как первый образец пройдет согласованные испытания платы и системы, сохраните его структуру, информацию о партии материалов, данные измеренных образцов и запись о сборке в качестве базового варианта. Последующие партии можно сравнивать с этой эталонной конфигурацией. Если запас соответствия изменяется, расследование может определить, были ли изменены плата, компоненты, разъем или микропрограммное обеспечение.

Компания Highleap может сохранять утвержденные производственные данные и воспроизводить выпущенную конструкцию при условии наличия материалов. Заказчик должен сохранять результаты испытаний системы и конфигурацию приспособлений. В совокупности эти записи повышают эффективность послепродажного обслуживания.

Примечание к стандартам: PCI Express 6.0 использует сигнализацию PAM4 со скоростью 64 ГТ/с, с коррекцией ошибок (FEC) и режимом FLIT. Подробные требования к соответствию стандартам по-прежнему регулируются спецификациями PCI-SIG и документацией платформы заказчика.