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PCI Express 4.0通路裕量和其优点分析
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2017-11-28
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当面临更高带宽和更快上市时间的要求时，设计人员将面临新的挑战。较高的数据传输速率使得更高带宽成为可能，同时它们会限制传输距离（由于信道损失增大），使信号的完整性降级，并降低制造良率。解决这些挑战需要时间和资源，这会对系统设计进度造成负面影响，更糟糕的是，在设计系统时，这类负面影响可能并不明显。
通过在接收器处引入PCI Express 4.0（PCIe 4.0）通路裕量特性，PCI-SIG正在解决该项挑战，通过引入该项特性，系统设计人员能够评估其系统的性能变化容差。通路裕量允许系统设计人员使用PCIe 4.0装置来测量每一系统中的可用电气裕量。在本文中，介绍了通路裕量特性，以及它是如何使设计人员按时交付更健壮系统的。
系统中的性能变化
PCI Express是一种点对点互连，它支持内部和外部连通性，或是通过线缆进行，板级连接。有三种常见的板级连接情形，它们是芯片对芯片（无连接器）、单个板和连接器的扩展卡接口、以及带多个板和连接器的背板。在复杂的背板情形下，很多原因都可能会导致信号完整性降级，包括串扰、反射、不连续和信道损失。在图1中，给出了一个在FR-4印刷电路板（PCB）上的信道损失差异示例，其中，与8 GT/s PCIe 3.0相比，24英寸走线在16 GT/s PCIe 4.0下具有更高的损失。
图1：6”/12”/18”/24” FR-4 6mil条线PCB上的插入损失
由于PCB和连接器制造方面的差异，对于某一插槽中的某一卡，与运行在另一插槽上的采用不同制造的另一卡相比，会具有不同的信号性能，如图2所示。由于PCB制造变化，如板层厚度、走线宽度或走线间距，都会增大信道损失、阻抗和系统噪音。对于它们中的任一个或全部，会影响信号眼图的质量和打开尺寸。在不同厂家或来自同一制造商的不同批次之间，可看到这类PCB差异。
通过在接收器处引入PCI Express 4.0（PCIe 4.0）通路裕量特性，PCI-SIG正在解决该项挑战，通过引入该项特性，系统设计人员能够评估其系统的性能变化容差。通路裕量允许系统设计人员使用PCIe 4.0装置来测量每一系统中的可用电气裕量。在本文中，介绍了通路裕量特性，以及它是如何使设计人员按时交付更健壮系统的。
系统中的性能变化
PCI Express是一种点对点互连，它支持内部和外部连通性，或是通过线缆进行，板级连接。有三种常见的板级连接情形，它们是芯片对芯片（无连接器）、单个板和连接器的扩展卡接口、以及带多个板和连接器的背板。在复杂的背板情形下，很多原因都可能会导致信号完整性降级，包括串扰、反射、不连续和信道损失。在图1中，给出了一个在FR-4印刷电路板（PCB）上的信道损失差异示例，其中，与8 GT/s PCIe 3.0相比，24英寸走线在16 GT/s PCIe 4.0下具有更高的损失。
图1：6”/12”/18”/24” FR-4 6mil条线PCB上的插入损失
由于PCB和连接器制造方面的差异，对于某一插槽中的某一卡，与运行在另一插槽上的采用不同制造的另一卡相比，会具有不同的信号性能，如图2所示。由于PCB制造变化，如板层厚度、走线宽度或走线间距，都会增大信道损失、阻抗和系统噪音。对于它们中的任一个或全部，会影响信号眼图的质量和打开尺寸。在不同厂家或来自同一制造商的不同批次之间，可看到这类PCB差异。
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