基于萬兆交換機的信號完整性設計研究

一、概述

浪潮為滿足工業級應用開發了多款自主研發的工業計算機及服務器產品。最新推出的某型多單元服務器系統，采用了最新的ATCA架構，為滿足系統內各計算單元的高速互聯需求，自主研發了一款萬兆交換機。

二、萬兆交換機方案介紹

萬兆交換機主板采用Broadcom的萬兆交換芯片，同時提供千兆網端口和萬兆網端口，可以通過管理單元實現對交換單元的配置，實現了服務器系統中計算單元數據的交互和計算單元與存儲單元數據的交互。

三、萬兆交換機高速PCB設計關鍵技術分析

1.信號完整性設計

萬兆交換機主板上的信號最高速率為10Gbps，信號的上升沿大概是35ps左右，信號的走線不能按照幾百M或幾Gbps的信號那樣進行簡單處理，需要綜合考慮疊層、信號阻抗、信號串擾、信號Skew控制、過孔Stub、PCB板材、信號阻抗匹配等等各方面因素的影響。

1.1主板疊層設計。疊層設計的好壞影響到主板的性能、穩定性以及加工成本，必須同時滿足加工要求、信號完整性和EMI的要求。綜合考慮以上因素，本主板采用了16層PCB設計：萬兆信號走在L3、L5和L12、L14層，以L2、L4、L13、L15的地層為參考平面，這幾層都是完整沒有分割的地層，用來提供高速信號的回流平面。該疊層設計保證了萬兆信號的阻抗連續性和良好的EMI性能。

1.2萬兆高速信號走線設計。萬兆（10Gb）信號的走線系統是典型的傳輸線系統，需要用信號完整性的理論（包括傳輸線理論中阻抗、損耗、反射、串擾、地彈等）來指導主板的布線設計。本主板的萬兆布線采用圓弧布線方式以減少信號傳輸過程中的損耗；……