板上技术的发展促进高速信号传输达到新的水平

铜材连接解决方案有它的局限性或者说极限，但连接器公司通过飞桥、跳越、穿板的方案推出一系列产品来提供各种性能，这同样令人兴奋。

设计工程师多年来一直在努力应对在PCB上日益增长的信号传输速率的挑战。随着射频(RF)对数据的要求升高，单端信令向差分信令过渡。信道模型从简单的直流电阻发展到传输线，从而需要全新的特性。阻抗、衰减、串扰、倾斜、抖动、内部信号干扰和反射等因素都影响信道的信号完整性，必须加以控制。系统带宽的每一个增量提升都需要对整个信道进行完整性分析。尽管对铜导体的实际性能限制是目前的共识，但工程师们仍继续在寻找方法，将多层PCB技术推向新的高度。

传统FR-4PCB层压板材料通过降低介电常数(Dk)、耗散因子(Df)和改善力学性能来降低损耗。对厚度、铜表面粗糙度、热膨胀系数和吸湿程度等因素的严格控制，现在也被归入性能表现。 即使玻璃编织的微小不一致也会降低信号水平。更多的层压板材料，如Megtron 6，是高端性能的镀金标准，但这些材料成本也显著增加。

对板中高速信号之间的隔离导致板层数的增加。对PCB制作工艺进行改进，增加了镀通孔(PTHs)的反钻，尽量减少残端的影响。系统工程师采用新的布板来尽量减少串扰、倾斜和衰减等。连接器和PCB之间的过渡被认为是信号失真的主要来源。

连接器制造商开始为其高性能连接器提供详细的PCB设计参考指南。通过连接器本体的信号路径被修改，使倾斜和阻抗不连续性降到最小。一些供应商采用多种特定性能的介电材料来提高性能。相应引脚的尺寸被缩小，从而允许更小的PTH孔。

电镀通孔

信号调节功能内置在SerDes设备中，使人们能够可靠地识别先前认为无法检测到的低电平信号。均衡、补偿和前向纠错等高级特性使铜解决方案超出预期的极限。

最近，56Gb/s信道的信令从NRZ向PAM4转变，但材料和制造工艺没有重大变化。

这些信道改进的重点是保持设计所需长度的电路性能，以及可接受的误码率(BER)。增加信号频率、信道长度、预计损耗和最终成本之间的平衡是优化系统设计的重要一环。

系统架构师有新的选择，减少有损耗的PCB路径来传导高速信号。而不是通过多层高性能PCB材料来达到最高速度。信号通过屏蔽差分对电缆来传输，其中阻抗可以更好地控制，信号与外部噪声、串扰进行了隔离。铜或光纤连接器位于FPGA或处理器的相邻位置，FPGA或处理器将信号从PCB中发射出来，信号通过离散或带状双轴电缆传输到板上的另一个位置，或发送到输入/输出(I/O)连接器上。

Samtec的Flyover QSFP(FQSFP)

PCB继续使用于传导电源以及低或中速信号，因此可以使用低成本的层压板。目前也应用于一些高速线路，通常是16到24对。通过减少高速PCB路径，可以大大降低板的复杂性和成本。

随着信号速度的增加，PCB刻蚀导体的实际长度变短。在56GB/s传输时，信号在一定长度信道中退化是不可接受的。使用跳越互连技术可以显著增加高速信道的有效长度，并可能成为成本优化最好的解决方案。离散双轴电缆可优化多导体尺寸和屏蔽点，跳越可能成为在较大的系统与长通道重唯一的实际解决方案。

几年前，Samtec在其Fire Fly Micro Flyover系统中提出了Flyover概念，该系统由铜中板连接器和光收发器组件组成，其中包括扩展的接口选项阵列。铜或光缆组件匹配相同的PCB安装连接头。

FireFly系列方案

Samtec的Flyover QSFP线缆方案

最新增加的是Si-Fly，一种cable-to-IC基板或封装的互连方案。这种高密度连接器取代传统的球网阵列(BGA)连接到PCB，配备高性能可插拔双轴电缆，传输额定值为112GB/s PAM4。

其它主要的连接器制造商已经推出了他们自己的产品，旨在将高速信号从板上传输出去。

Amphenol ICC正在扩大其内部OverPass电缆产品的生产线，包括PCB到PCB、PCB到SFP、QSFP和QS FP-DDI/O连接器等。最近增加的新的LinkOVER压缩电缆连接器，可以在超过一米的电缆上运行112Gb/sPAM4。

Amphenol ICC的OverPass线缆方案

Molex提供BiPassI/O连接器，应用于连接zQ SFP可插拔接口的小型双轴铜链路。

Molex NearStack连接器系列是基于一个0.6mm间距小尺寸接口，可以用于多个板对板应用。NearStack连接器额定值为56Gb/s NRZ。

TE Connectivity的小尺寸内部连接器线包括Sliver PCB连接器，已被用作SFF-TA-1002的标准，支持EDSFF、PCIe和OCPNIC规范。

TE还提供一个Strada Whisper电缆组件，一端有高速背板连接器，另一端有各种中板连接器，如Sliver或I/O连接器。

这些供应商都利用内部精密电缆制造和装配资源，确保可重复的可靠性。

许多跳越应用涉及从处理器或ASIC到I/O连接器的连接。连接器安装尽可能靠近设备的地方，从而将PCB路径的长度减少到最低限度。I-PEX专门生产极高密度同轴和双轴连接器。该公司的低轮廓连接器被设计成适合在处理器的散热器下，进一步减少PCB路径长度。下一个预期将是双轴连接器直接与设备匹配。

高速系统设计者决心尽可能长时间地继续使用铜解决方案。多年的设计经验，完善的制造工艺，低材料成本继续推动这种应用。当铜方案达到物理极限，为了避免材料耗损，将高速信号从板子上跳越出来是一个好的解决方法，并打开了许多光学替代方案的大门。