Задача
При переходе на PCIe 5.0 скорость передачи по каждой линии выросла до 32 ГТ/с, а допустимый бюджет потерь в канале остался примерно на уровне 36 дБ на частоте Найквиста 16 ГГц. На практике это значит, что в серверах с удалёнными слотами, райзерами и кабельными соединениями сигнал не доходит до приёмника с нужным запасом. Ретаймер решает задачу: он полностью восстанавливает сигнал — принимает, выделяет данные и передаёт их заново, — разбивая длинный канал на два коротких, каждый со своим бюджетом потерь.
Заказчику — производителю серверного оборудования — требовалась плата с ретаймером, которая позволила бы увеличить длину трактов PCIe Gen5 в его системах без потери стабильности соединения. Плата должна была корректно работать с разными процессорными платформами и конечными устройствами, а также выдерживать длительную нагрузку в составе серверов, работающих круглосуточно.
Что сделали
Основная сложность проекта — топология платы. На скоростях 32 ГТ/с значимы каждая неоднородность, переходное отверстие и разъём. Поэтому топология проектировалась вместе с расчётом каналов: потери в трассах, переходах и разъёмах моделировались до выпуска первых образцов, чтобы гарантировать запас по бюджету потерь с обеих сторон ретаймера.
- Разработали стек печатной платы на материалах с низкими потерями и топологию дифференциальных пар с жёстким контролем импеданса, согласованием длин и минимизацией неоднородностей в зонах переходов и разъёмов.
- Спроектировали многоканальную схему питания ретаймера с низким уровнем шумов и развязкой аналоговых и цифровых цепей.
- Выполнили тепловой расчёт и спроектировали пассивный радиатор, обеспечивающий работу ретаймера под полной нагрузкой в условиях серверного обдува.
- Провели комплексное тестирование сигнальных линий: измерения S-параметров, проверку установления соединения на максимальной скорости, длительные прогоны под нагрузкой.
- Подготовили конструкторскую и технологическую документацию для серийного производства.
Результат
Заказчик получил проверенную плату ретаймера, которая обеспечивает стабильную работу PCIe 5.0 на трактах, недоступных без восстановления сигнала. Изделие прошло испытания и подготовлено к серийному выпуску на производстве ГАОДИ. Отработанные решения по стеку и топологии используются в следующих проектах с высокоскоростными интерфейсами.
