高速PCB制造 | 25–112 Gbps | PCIe Gen5/Gen6 | 阻抗±5%

适用于PAM4/NRZ通道的高速数字PCB:25–112 Gbps(每秒25至112千兆比特)SerDes、PCIe Gen5/Gen6、背钻、低损耗与超低损耗堆叠,以及通过TDR/VNA验证的±5%(正负5%)阻抗控制。7天(7天)快速打样原型。

适用于112 Gbps PAM4的高速多层PCB,带有背钻孔、差分对和低损耗堆叠
阻抗控制±5%(正负5%)
超低损耗材料(Df ≤0.002——小于或等于0.002)
背钻及盲埋孔
SI/PI协同设计与TDR/VNA验证
7天(7天)快速打样

通道优化与损耗预算管理

为PAM4/NRZ通道设计最大眼高和BER余量

当上升时间降至100–200 ps(100至200皮秒)以下或数据速率超过10 Gbps(每秒10千兆比特)时,互连行为将主导系统整体性能。我们的高速设计聚焦三大支柱:插入损耗(材料Df 0.001–0.004——0.001至0.004)、阻抗控制(目标容差±5%——正负5%)以及电源分配网络(PDN)阻抗。通过采用受控阻抗设计背钻去除残余桩,我们保持开放眼高和受控抖动,以满足CTLE/DFE均衡预算及低至10⁻¹²(每1万亿比特1个错误)的BER目标。

材料选择需同时满足损耗预算和信号传输距离。例如,Megtron 6(在10 GHz下Df≈0.002)支持12–15英寸(12至15英寸)的28 Gbps NRZ传输。

Tachyon 100GIsola I-Speed配合低粗糙度铜箔可将56–112 Gbps(每秒56至112千兆比特)PAM4通道延伸至20–25英寸(20至25英寸)。与标准箔相比,低轮廓铜(Ra ≤1.5 µm——小于或等于1.5微米)可降低3–8%(3至8百分比)的插入损耗。关于介质优化,请参阅我们的高频材料指南HDI PCB堆叠选项。

关键风险:不良过孔转换、未受控的参考平面变更或纤维编织效应可能导致偏移、模式转换及超出恢复能力的眼图闭合。电镀厚度不均还会加剧过孔桩共振和回波损耗,降低通道合规性。

我们的解决方案:我们采用信号完整性仿真,结合S参数和3D场求解器进行布局前验证。通过背钻和TDR/VNA关联验证过孔优化,确保阻抗变化保持在±3%(正负3%)以内。每个设计均按IEEE 802.3/CEI规范进行时域反射(TDR)和眼图验证。针对超长距离或混合信号系统,结合背板PCB高频PCB的混合构建可实现平衡的信号完整性和热控制。

  • 差分阻抗85/90/100 Ω(欧姆)±5%(正负5%)经TDR验证
  • 材料Df 0.001–0.004 @10 GHz(10吉赫兹下0.001至0.004)
  • 背钻残余桩<10 mil(小于10密耳)适用于56 Gbps及以上
  • 纤维编织偏移抑制:±7°(正负7度)布线或采用展纤玻璃
  • PDN目标阻抗建模以满足瞬态电流需求
  • 长度匹配容差5–10 mil(5至10密耳)
采用低粗糙度铜箔与差分布线优化高速通道损耗

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确定性制造实现可重复的S参数

统计过程控制与对位精度确保批次间一致性

我们通过补偿介质厚度和走线宽度,将生产阻抗变化控制在±5%(正负5%)以内。LDI将走线宽度控制在标称值的±10%(正负10%);层间对位精度保持在±25–50 µm(正负25至50微米)。多深度背钻技术使残余桩长度<10–15 mil(小于10至15密耳),适用于25–28 Gbps;112 Gbps目标值约5 mil(约5密耳)。

顺序层压支持混合叠层(关键区域使用超低/低损耗材料,其他区域使用FR-4),在保持通道预算的同时将材料成本降低30–50%(30至50百分比)。树脂流动控制可防止玻璃纤维暴露导致局部Dk变化。参见高频/高速制造流程。对于同一设计中的大功率配电层,请评估我们的厚铜PCB能力以确保PDN稳健性。

  • LDI走线宽度控制±10%(正负10%)
  • 多深度背钻配合截面验证
  • 混合叠层:超低损耗材料与标准材料结合
  • 层间对位精度±25–50 µm(正负25至50微米)
  • 低粗糙度铜箔附着(采用氧化物替代方案)

高速数字PCB技术规格

针对10 Gbps NRZ至112 Gbps PAM4(每秒10至112千兆比特)优化

IPC-6012 Class 3标准,增强阻抗与损耗控制
参数标准能力高级能力标准
层数
2–20层最高48层IPC-2221
基材
Isola I-Speed、RO4350BMegtron 6/7、Tachyon 100G、PTFEIPC-4103
板厚
0.8–2.4毫米(0.8至2.4毫米)0.4–5.0毫米(0.4至5.0毫米;厚度公差±5%——正负5%)IPC-A-600
铜厚
0.5–2盎司(0.5至2盎司)最高5盎司(最高5盎司;PDN层)IPC-4562
最小线宽/间距
75/75微米(3/3密耳)50/50微米(2/2密耳)IPC-2221
介电常数(Dk)
3.0–4.5(3.0至4.5)<3.0(小于3.0;PTFE级)材料数据表
损耗角正切(Df)
<0.005 @10 GHz(10吉赫兹下小于0.005)≤0.002 @10 GHz(10吉赫兹下小于或等于0.002)材料数据表
阻抗控制
±10%(正负10%)±5%(正负5%)IPC-2141
表面处理
ENIG、化学沉银ENEPIG、软/硬金IPC-4552/4556
质量测试
TDR、AOI、电测VNA、眼图、抖动分析IPC-9252
认证
ISO 9001、UL、IPC Class 3IATF 16949、AS9100行业标准
交付周期
7–15天(7至15天)5天(5天)加急生产计划

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无论您需要简单的原型还是复杂的生产运行,我们先进的制造能力确保卓越的质量和可靠性。30分钟内获取您的报价。

差分走线与参考平面连续性

常见目标阻抗:PCIe 85 Ω、以太网 90 Ω、通用 100 Ω(欧姆)。微带线更易布线但辐射较大;带状线以轻微介质损耗为代价提升隔离度;边耦合支持高密度但需控制偏斜。通过±7°(正负7度)走线或分散玻璃纤维可缓解纤维编织效应偏斜。参阅高速阻抗优化及我们在混合系统中高频PCB的射频领域配套能力。

过孔是主要不连续点:根据钻孔/叠层调整反焊盘,在0.5–1.0毫米(0.5至1.0毫米)内布置地过孔围栏以保持回流路径。背钻去除无效残桩;在28 Gbps速率下,超过约15 mil(约15密耳)的残桩可能在奈奎斯特频率附近产生插入损耗凹点。

高速布线中的差分对、平面连续性及回流过孔围栏

损耗分解与均衡余量

超过5–10 GHz(5至10吉赫兹)时介质损耗占主导;导体损耗因趋肤效应随频率平方根增长。奈奎斯特频率点的总插入损耗决定均衡需求:超过15–20 dB(15至20分贝)通常需CTLE加DFE。反射(Sdd11)通常需优于−10 dB(负10分贝)。我们采用3D电磁场建模过孔/连接器/交流电容;串扰控制保持远端串扰低于−40 dB(负40分贝)。参阅TDR测试实践。针对板间或模块间紧弯互连,可探索我们的柔性PCB方案。

用于评估高速通道插入损耗与反射的S参数及TDR曲线

性能验证与统计过程控制

35 ps(35皮秒)上升沿的TDR可将阻抗变化定位至±2毫米(正负2毫米)。矢量网络分析仪测量DC–40 GHz(直流至40吉赫兹)时Sdd21不确定度为±0.1 dB(正负0.1分贝)。一致性检查包括:铜厚±10%(正负10%)、介质厚度±5%(正负5%)及几何尺寸符合设计目标。背钻残留长度通过切片确认。IPC Class 3工艺标准与统计过程控制确保关键制程能力指数Cpk≥1.33(大于或等于1.33)。

人工智能、数据通信与5G应用场景

数据中心/AI: 56–112 Gbps(每秒56至112千兆比特)线卡及背板设计,20至30层混合叠层;仅关键层采用超低损耗材料;典型通道长度30–40英寸(30至40英寸)。电源分配网络目标阻抗<1 mΩ(小于1毫欧)@100 MHz(100兆赫兹)可支持>100 A(大于100安培)瞬态电流。

5G: 25 Gbps前传与28/39 GHz(28/39吉赫兹)毫米波共存;分区叠层与过渡结构耦合射频和高速域。参见5G PCB技术

工程保证与认证

经验: 25–112 Gbps量产项目,具备背钻、盲埋孔和低粗糙度铜箔技术。

专长: 针对过孔/连接器的场求解器与3D电磁仿真;阻抗/对位/电镀的SPC控制;Cpk ≥1.33(大于或等于1.33)。

权威认证: IPC-6012 Class 3、IATF 16949、AS9100;随时可审计的文档体系。

可靠性: MES系统将批次码和序列号与TDR/VNA数据关联;提供批次报告。

  • 工艺控制:介质层厚度、对位精度、铜箔粗糙度、背钻残留量
  • 可追溯性:序列化、批次追踪、数字化流程单
  • 验证手段:TDR/VNA测试、切片分析、温湿度应力测试

常见问题

何时应从FR-4转向低损耗或超低损耗材料?
当奈奎斯特插入损耗余量收紧或通道长度在28–56 Gbps速率下超过约10–15英寸时。112 Gbps PAM4几乎总是需要具有低粗糙度铜箔的超低损耗材料。
背钻与顺序层压(盲埋孔)如何选择?
在10–28 Gbps速率下,残留残桩小于10–15密耳时背钻更具成本效益。对于密集过孔区域或56–112 Gbps应用,顺序层压可完全消除残桩,但会增加约20–30%的制造复杂性和成本。
如何估算PDN目标阻抗?
近似计算为允许纹波除以峰值瞬态电流。大电流器件通常采用多频段电容策略实现1–10 mΩ(1至10毫欧)的目标阻抗。
标准FR-4能支持25 Gbps吗?
在强均衡条件下短距离传输(约3–5英寸)可能可行但余量紧张;中/低损耗材料可提高良率和一致性。
如何减轻纤维编织效应偏差?
使用扩散玻璃布、±7°布线或层交错;保持关键差分对对齐并最小化层间过渡。
哪种表面处理最适合高速应用?
化学沉银可最小化插入损耗;ENEPIG更适合引线键合和储存期限,但因镍层导致高频损耗增加。射频专用权衡方案请参见我们的高频PCB能力说明。

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