PCI Express 4.0通路裕量和其優點分析

當面臨更高帶寬和更快上市時間的要求時，設計人員將面臨新的挑戰。較高的數據傳輸速率使得更高帶寬成為可能，同時它們會限制傳輸距離（由于信道損失增大），使信號的完整性降級，并降低制造良率。解決這些挑戰需要時間和資源，這會對系統設計進度造成負面影響，更糟糕的是，在設計系統時，這類負面影響可能并不明顯。
　　通過在接收器處引入PCI Express 4.0（PCIe 4.0）通路裕量特性，PCI-SIG正在解決該項挑戰，通過引入該項特性，系統設計人員能夠評估其系統的性能變化容差。通路裕量允許系統設計人員使用PCIe 4.0裝置來測量每一系統中的可用電氣裕量。在本文中，介紹了通路裕量特性，以及它是如何使設計人員按時交付更健壯系統的。
　　系統中的性能變化
　　PCI Express是一種點對點互連，它支持內部和外部連通性，或是通過線纜進行，板級連接。有三種常見的板級連接情形，它們是芯片對芯片（無連接器）、單個板和連接器的擴展卡接口、以及帶多個板和連接器的背板。在復雜的背板情形下，很多原因都可能會導致信號完整性降級，包括串擾、反射、不連續和信道損失。在圖1中，給出了一個在FR-4印刷電路板（PCB）上的信道損失差異示例，其中，與8 GT/s PCIe 3.0相比，24英寸走線在16 GT/s PCIe 4.0下具有更高的損失。
　　
　　圖1：6”/12”/18”/24” FR-4 6mil條線PCB上的插入損失
　　由于PCB和連接器制造方面的差異，對于某一插槽中的某一卡，與運行在另一插槽上的采用不同制造的另一卡相比，會具有不同的信號性能，如圖2所示。由于PCB制造變化，如板層厚度、走線寬度或走線間距，都會增大信道損失、阻抗和系統噪音。對于它們中的任一個或全部，會影響信號眼圖的質量和打開尺寸。在不同廠家或來自同一制造商的不同批次之間，可看到這類PCB差異。