40G BASE-KR4背板设计案例 系统, 设计

wswnihao

汉普专稿：http://www.hampoo.com/cases/caseview/79  

设计简介：
通信交换系统背板设计，系统由多块业务版、交换板以及背板组成，系统总线带宽40G，单线速度10.3125Gbps，长度高达25.7in，单板最高带宽达到640Gbps。整个系统基于ATCA背板架构，底层链路传输采用IEEE 802.3ba 40GBASE-KR4 / 10GBASE-KR标准。
背板PCB设计参数：
电路板设计相关芯片 CS4322 BCM5674 CN5010 RTL8211CL PEX8112 BCM5482 BCM5396 BCM54680 EPM570 XC6VLX240T NL101024, S19250
电路板设计相关标准及模块 ATCA , 40GBASE-KR4, 10GBASE-KR, CEI-6G-LR, CEI-6G-SR, RGMII,RMII, MDI, XUI, RXUI,DDR3-1600,DDR2-533,QDR-300,TCAM
SI仿真参数

信号速率：10.3125Gbps
最长走线：25.7in走线+2连接器+5过孔+1 AC电容
背板PCB设计难度:
信号速率高达10.315Gbps，信号需穿越业务板，背板，交换板，走线长度达到25.7in，并且需要经过以及两个连接器，和3-5个过孔，所以对走线的阻抗，过孔，连接器，板材的选取，工艺处理，背钻要求，有一项考虑不周，都会造成整个电路板设计的失败。本次在原有的10G信号设计经验上，对链路上的走线情况进行了进一步的优化分析，提高了PCB设计的性能，而且通过SI仿真技术的支持，保证了PCB设计的一次性成功。
背板PCB设计总结：
汉普的多次高速背板设计都是一次性成功，其中SI仿真发挥了很大的作用，汉普在高速链路建模、优化，板材选型与评估，误码率评估，抖动分析，串扰控制，眼图分析，DFE/FFE参数控制等多方面都积累了大量的经验，在单线10Gbps速率下的背板设计中早已驾轻就熟，PCB设计时间大大缩短，PCB设计的可靠性也越来越有保证，也为汉普向更高的PCB设计速率迈进奠定了基础。
客户反馈:
整个PCB设计经客户调试，各个模块均到达设计要求，10.3125Gbps高速链路部分更是一次性成功，客户给予很大的肯定。
设计展示：
10GBASE-KR链路模型图：

    

SI仿真优化后的系统最大损耗：

  
SI仿真优化后的系统回路损耗：

   

链路的TDR波形：

  
SI仿真眼图输出：