Fabrication de PCB à haute vitesse | 25–112 Gbps (vingt-cinq à cent douze) | PCIe Gen5/Gen6 | Impédance ±5%

PCB numériques à haute vitesse pour canaux PAM4/NRZ : 25–112 Gbps (vingt-cinq à cent douze gigabits par seconde) SerDes, PCIe Gen5/Gen6, back-drilling, empilements à faible perte et à très faible perte, et impédance contrôlée ±5% (plus ou moins cinq pour cent) vérifiée par TDR/VNA. Prototypes rapides en sept jours (sept jours).

PCB multicouche à haute vitesse avec vias back-drilled, paires différentielles et empilement à faible perte pour 112 Gbps PAM4
Contrôle d'impédance ±5% (plus ou moins cinq pour cent)
Matériaux à très faible perte (Df ≤0.002 — inférieur ou égal à zéro virgule zéro zéro deux)
Back-Drilling et vias aveugles/enterrés
Co-conception SI/PI et TDR/VNA
Prototype rapide en sept jours (sept jours)

Optimisation des canaux et gestion du budget de perte

Concevoir des canaux PAM4/NRZ pour une hauteur d'œil maximale et une marge de BER

Une fois que le temps de montée descend en dessous de 100–200 ps (cent à deux cents picosecondes) ou que le débit de données dépasse 10 Gbps (dix gigabits par seconde), le comportement des interconnexions domine les performances globales du système. Notre conception haute vitesse se concentre sur trois piliers : la perte d'insertion (matériau Df 0,001–0,004 — zéro point zéro zéro un à zéro point zéro zéro quatre), le contrôle d'impédance (tolérance cible ±5 % — plus/moins cinq pour cent) et l'impédance du réseau de distribution d'alimentation (PDN). En utilisant une conception d'impédance contrôlée et l'élimination des moignons résiduels par perçage arrière, nous maintenons une hauteur d'œil ouverte et un jitter contrôlé pour respecter les budgets d'égalisation CTLE/DFE et des cibles BER aussi basses que 10⁻¹² (une erreur par trillion de bits).

La sélection des matériaux correspond à la fois au budget de perte et à la portée du signal. Par exemple, Megtron 6 (Df ≈0,002 — zéro point zéro zéro deux à 10 GHz) prend en charge 28 Gbps NRZ sur 12–15 pouces (douze à quinze pouces).

Tachyon 100G et Isola I-Speed avec du cuivre à faible rugosité étendent les canaux PAM4 56–112 Gbps (cinquante-six à cent douze gigabits par seconde) à 20–25 pouces (vingt à vingt-cinq pouces). Le cuivre à profil bas (Ra ≤1,5 μm — inférieur ou égal à un point cinq micromètres) réduit la perte d'insertion de 3–8 % (trois à huit pour cent) par rapport aux feuilles standard. Pour l'optimisation diélectrique, consultez notre guide des matériaux haute fréquence et nos options d'empilement HDI PCB.

Risque critique : Des transitions de via médiocres, des changements de plan de référence non contrôlés ou des effets de tissage de fibres peuvent entraîner un délai de propagation, une conversion de mode et une fermeture de l'œil au-delà de la capacité de récupération. Une épaisseur de placage inégale augmente également la résonance des moignons de via et la perte de retour, dégradant la conformité du canal.

Notre solution : Nous appliquons une simulation d'intégrité du signal en utilisant des solveurs de paramètres S et de champ 3D pour la validation pré-conception. L'optimisation des via est vérifiée par perçage arrière et corrélation TDR/VNA pour garantir que la variation d'impédance reste dans ±3 % (plus/moins trois pour cent). Chaque conception subit une validation par réflectométrie dans le domaine temporel (TDR) et un diagramme de l'œil conformément aux normes IEEE 802.3/CEI. Pour les systèmes à portée ultra-longue ou mixtes, des constructions hybrides combinant des cartes backplane et des cartes haute fréquence permettent d'atteindre un équilibre entre intégrité du signal et contrôle thermique.

  • Impédance différentielle 85/90/100 Ω (ohms) ±5 % (plus/moins cinq pour cent) vérifiée par TDR
  • Matériau Df 0,001–0,004 @10 GHz (zéro point zéro zéro un à zéro point zéro zéro quatre à dix gigahertz)
  • Moignon résiduel de perçage arrière <10 mil (moins de dix mils) pour 56 Gbps et plus (cinquante-six et plus)
  • Atténuation du délai de propagation dû au tissage de fibres : routage ±7° (plus/moins sept degrés) ou verre dispersé
  • Modélisation de l'impédance cible du PDN pour répondre au courant transitoire
  • Tolérance de longueur de paire ≤5–10 mil (inférieure ou égale à cinq à dix mils)
Cuivre à faible rugosité et routage différentiel utilisés pour optimiser la perte des canaux haute vitesse

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Enregistrement de précision et contrôle du perçage arrière pour des performances constantes des paramètres S

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Fabrication déterministe pour des paramètres S reproductibles

Contrôle statistique des processus et précision d'enregistrement pour une cohérence de lot à lot

Nous maintenons la variation d'impédance de production dans une plage de ±5 % (plus/moins cinq pour cent) en compensant l'épaisseur du diélectrique et la largeur des traces. La LDI contrôle la largeur des traces à ±10 % (plus/moins dix pour cent) de la valeur nominale ; l'enregistrement intercouches reste dans une plage de ±25–50 μm (plus/moins vingt-cinq à cinquante micromètres). Le perçage arrière multi-profondeur permet des moignons résiduels <10–15 mil (moins de dix à quinze mils) pour 25–28 Gbps (vingt-cinq à vingt-huit) ; les cibles 112 Gbps (cent douze) visent ~5 mil (environ cinq mils).

La stratification séquentielle prend en charge les empilements hybrides (ultra/faible perte là où c'est important, FR-4 ailleurs), réduisant le coût des matériaux de 30–50 % (trente à cinquante pour cent) tout en préservant les budgets de canaux. Le contrôle du flux de résine empêche l'exposition du verre qui pourrait modifier le Dk local. Voir flux de fabrication HF/HS. Pour les couches de distribution d'alimentation importantes dans la même conception, évaluez nos capacités en PCB en cuivre épais pour la robustesse du PDN.

  • Contrôle de la largeur des traces par LDI ±10 % (plus/moins dix pour cent)
  • Perçage arrière multi-profondeur avec vérification par coupe transversale
  • Empilements hybrides : ultra-faible perte plus matériaux standards
  • Enregistrement couche à couche ±25–50 μm (plus/moins vingt-cinq à cinquante micromètres)
  • Adhérence du cuivre à faible rugosité avec des alternatives à l'oxyde

Spécifications techniques de PCB numérique haute vitesse

Optimisé pour 10 Gbps NRZ jusqu'à 112 Gbps PAM4 (dix à cent douze gigabits)

IPC-6012 Classe 3 avec contrôle amélioré d'impédance et de pertes
ParamètreCapacité standardCapacité avancéeNorme
Layer Count
2–20 couches (deux à vingt)Jusqu'à 48 couches (jusqu'à quarante-huit)IPC-2221
Base Materials
Isola I-Speed, RO4350BMegtron 6/7, Tachyon 100G, PTFEIPC-4103
Board Thickness
0.8–2.4 mm (zéro virgule huit à deux virgule quatre)0.4–5.0 mm (zéro virgule quatre à cinq virgule zéro ; ±5% — plus/moins cinq pourcent)IPC-A-600
Copper Weight
0.5–2 oz (zéro virgule cinq à deux onces)Jusqu'à 5 oz (jusqu'à cinq onces ; couches PDN)IPC-4562
Min Trace/Space
75/75 μm (3/3 mil ; soixante-quinze par soixante-quinze micromètres)50/50 μm (2/2 mil ; cinquante par cinquante micromètres)IPC-2221
Dielectric Constant (Dk)
3.0–4.5 (trois virgule zéro à quatre virgule cinq)<3.0 (moins de trois virgule zéro ; classe PTFE)Material datasheet
Loss Tangent (Df)
<0.005 @10 GHz (moins de zéro virgule zéro zéro cinq à dix gigahertz)≤0.002 @10 GHz (inférieur ou égal à zéro virgule zéro zéro deux à dix gigahertz)Material datasheet
Impedance Control
±10% (plus/moins dix pourcent)±5% (plus/moins cinq pourcent ; en savoir plus)IPC-2141
Surface Finish
ENIG, Argent par immersionENEPIG, Or doux/durIPC-4552/4556
Quality Testing
TDR, AOI, E-TestVNA, Diagramme de l'œil, JitterIPC-9252
Certifications
ISO 9001, UL, IPC Classe 3IATF 16949, AS9100Industry standards
Lead Time
7–15 jours (sept à quinze jours)Cinq jours (cinq jours) en expressProduction schedule

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Routage différentiel et continuité du plan de référence

Cibles courantes : PCIe 85 Ω, Ethernet 90 Ω, général 100 Ω (ohms). La microruban est plus facile à router mais rayonne davantage ; la ligne microruban améliore l'isolation au prix d'une légère perte diélectrique ; le broadside supporte la densité mais nécessite un contrôle du délai. Le délai de tissage de fibre est atténué par un routage à ±7° (plus ou moins sept degrés) ou des tissus en verre étalé. Voir optimisation d'impédance haute vitesse et nos capacités complémentaires en PCB haute fréquence pour les domaines RF dans les systèmes mixtes.

Les vias sont la principale discontinuité : ajustez les anti-pads au perçage/empilement, placez des barrières de vias de masse à 0,5–1,0 mm (zéro virgule cinq à un virgule zéro millimètre) pour maintenir les chemins de retour. Le perçage arrière supprime les moignons non fonctionnels ; à 28 Gbps (vingt-huit), les moignons résiduels au-dessus de ~15 mil (environ quinze mils) peuvent créer des encoches de perte d'insertion près de Nyquist.

Paires différentielles, continuité du plan et barrières de vias de retour pour le routage haute vitesse

Décomposition des pertes et marge d'égalisation

Au-dessus de 5–10 GHz (cinq à dix gigahertz), la perte diélectrique domine ; la perte conductrice augmente avec la racine carrée de la fréquence due à l'effet de peau. La perte d'insertion totale à Nyquist détermine les besoins d'égalisation : au-delà de 15–20 dB (quinze à vingt décibels), nécessite généralement CTLE plus DFE. Les réflexions (Sdd11) sont généralement ciblées mieux que −10 dB (moins dix décibels). Nous utilisons l'EM 3D pour modéliser les vias/connecteurs/caps AC ; le contrôle de diaphonie maintient le FEXT en dessous de −40 dB (moins quarante décibels). Voir pratique de test TDR. Pour les interconnexions à courbure serrée entre cartes ou modules, explorez nos options de PCB flexible.

Paramètres S et traces TDR utilisés pour évaluer la perte d'insertion et les réflexions du canal haute vitesse

Validation des performances et SPC

Le TDR avec un front de 35 ps (trente-cinq picosecondes) localise les variations d'impédance à ±2 mm (plus ou moins deux millimètres). Le VNA mesure DC–40 GHz (courant continu à quarante gigahertz) avec une incertitude Sdd21 de ±0,1 dB (plus ou moins zéro virgule un décibel). Les vérifications de cohérence incluent : épaisseur de cuivre ±10% (plus ou moins dix pour cent), épaisseur diélectrique ±5% (plus ou moins cinq pour cent), et géométrie correspondant aux cibles de conception. La longueur résiduelle du perçage arrière est confirmée par coupe transversale. La qualité de fabrication IPC Classe 3 et le SPC maintiennent un Cpk clé ≥1,33 (supérieur ou égal à un virgule trois trois).

Cas d'utilisation IA, datacom et 5G

Centre de données/IA : Cartes ligne 56–112 Gbps (cinquante-six à cent douze) et conceptions de backplane, vingt à trente couches avec empilements hybrides ; ultra-faible perte uniquement sur les couches critiques ; portée typique du canal 30–40 pouces (trente à quarante pouces). L'impédance cible PDN <1 mΩ (moins d'un milliohm) @100 MHz (à cent mégahertz) supporte des transitoires >100 A (supérieurs à cent ampères).

5G : Fronthaul 25 Gbps coexistant avec 28/39 GHz (vingt-huit/trente-neuf) mmWave ; empilements et transitions partitionnés couplent les domaines RF et haute vitesse. Voir technologie PCB 5G.

Assurance Ingénierie & Certifications

Expérience : programmes volumiques à 25–112 Gbps avec back-drill, vias aveugles/enterrés et cuivre à faible rugosité.

Expertise : field-solver plus EM 3D pour vias/connecteurs ; SPC sur impédance/alignement/placage ; Cpk ≥1.33 (supérieur ou égal à un point trois trois).

Autorité : IPC-6012 Classe 3, IATF 16949, AS9100 ; documentation prête pour audit.

Fiabilité : MES lie les codes de lot et la sérialisation aux données TDR/VNA ; rapports de lot disponibles.

  • Contrôles de processus : épaisseur diélectrique, alignement, rugosité du cuivre, résidus de back-drill
  • Traçabilité : sérialisation, suivi de lot, traveler numérique
  • Validation : TDR/VNA, coupes transversales, stress thermique/humidité

Questions fréquentes

Quand dois-je passer du FR-4 à des matériaux à faible ou ultra-faible perte ?
Lorsque la marge d'insertion Nyquist se resserre ou que la longueur du canal dépasse environ 10 à 15 pouces à 28–56 Gbps. Le 112 Gbps PAM4 nécessite presque toujours des matériaux à ultra-faible perte avec du cuivre à faible rugosité.
Perçage arrière vs stratification séquentielle (vias aveugles/enterrés) : comment choisir ?
Le perçage arrière est rentable à 10–28 Gbps avec des moignons résiduels inférieurs à 10–15 mil. Pour des champs de vias denses ou 56–112 Gbps, la stratification séquentielle élimine complètement les moignons avec une complexité et un coût de fabrication environ 20 à 30 % plus élevés.
Comment estimer l'impédance cible du PDN ?
Approximativement comme l'ondulation admissible divisée par le courant transitoire de pointe. Les dispositifs à courant élevé ciblent souvent 1–10 mΩ (un à dix milliohms) en utilisant des stratégies de condensateurs multibandes.
Le FR-4 standard peut-il supporter 25 Gbps ?
Des distances courtes (environ trois à cinq pouces) sous une égalisation forte peuvent fonctionner, mais les marges sont serrées ; les matériaux à perte moyenne/faible améliorent le rendement et la cohérence.
Comment atténuer le biais de la trame de fibres ?
Utilisez des tissus en verre étalé, un routage à ±7° ou un décalage de couches ; gardez les paires critiques alignées et minimisez les transitions de couches.
Quel fini de surface est le meilleur pour les hautes vitesses ?
L'argent par immersion minimise la perte d'insertion ; l'ENEPIG favorise la connexion par fil et la durée de conservation mais ajoute une perte à haute GHz due au nickel. Pour les compromis spécifiques aux RF, consultez nos capacités de PCB haute fréquence.

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