电子产业一站式赋能平台

PCB联盟网

搜索
查看: 341|回复: 0
收起左侧

从高速PCB设计仿真来看10GE光模块的协议

[复制链接]

217

主题

508

帖子

4455

积分

四级会员

Rank: 4

积分
4455
发表于 2024-12-24 10:15:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 edadoc 于 2024-12-24 11:19 编辑 4 C8 h5 a# e7 P" `* X: E
7 o5 F3 |. D5 y7 V5 T! [9 d
高速先生成员--周伟
上期的文章聊聊1.6T光模块的仿真中做了本期的预告,本期文章开始我们主要聊一下光模块相关的协议,以及怎么从协议里找到我们关心的具体指标。闲话少说,直接上干货。
& {6 F6 [" Q; _6 a
323-01.png
0 ~+ r5 [! x. `& m/ H" A# G
我们在光模块分类这篇文章中提到了有很多种光模块,因此也对应了很多种不同的协议,但为了不让大家太迷惑,我们特意收缩下范围,计划主要集中讲我们常用的几个协议,所以目前来看我们主要有10Gbps、25/28Gbps、56G-PAM4和112G-PAM对应的协议。接下来我们就针对性的来说说这几种信号的协议吧。
针对10Gbps的光口,我们主要的信号就是SFP+、XFP等,参考的协议主要有SFF8431、10GBase-R和Fiber Channel(10GFC)等,不管是哪个协议基本上都是定义了系统的要求,也就是Host和Module一起。一般10GE光口我们参考SFF8431的协议会比较多,下面就以这个协议来举例说明。在这个协议里面,我们基本没有看到直接有对模块本身的插损要求,只有分段回损要求,另外10G光口的测试上也是结合MCB和HCB来一起看的,大致如下图所示。
  }+ ], q( c! @6 l0 u- Q
323-02.png
9 Y; _" j! I( f- m+ y" d
基本上按照3种不同的段来进行分段指标要求,一个是Host+HCB的指标,此时是看B和C点的指标要求,其中B点为Host经过HCB输出的端口,这个点对应光模块的B’,也就是从MCB进入模块的端口;C点为进入HCB到Host主板这个点的端口,同时也对应光模块测试点的C’,从光模块的输出到MCB的端口;还有就是A、D两个测试端口,主要是用来测试ASIC/SerDes主芯片的,当然也包含了一部分测试夹具的线路,这个主要是针对芯片本身的要求,我们在板级就不怎么关注。几种不同的测试环境示意图如下所示。
! U$ W( p0 g1 ~
323-03.png
) B3 r+ y2 Q, \$ w$ g& ?2 u# r
搞清楚了大致的框架,接下来我们来看看电气的一些要求和指标。
对于10GE光口的插损要求,协议上的定义比较模糊(相对于25Gbps光口来说),尤其是对于光模块的要求没有特别定义,只定义了回损要求,整个通道的传输损耗指标是9dB,包含主板Host,连接器和HCB的损耗,也就是从主芯片到B和C端口的损耗要求最大是9dB@5.5GHz。如下表格所示。

, y" d0 K( u+ `
323-04.png * O# g3 U: n4 Q! h; L- ^# ^
我们通常就用下面这个插损Mask来定义Host端的损耗要求,7GHz的时候最大损耗为8dB;
/ o) D% m5 W8 E
323-05.png
323-06.png
323-07.png , B! d2 x4 H+ R$ N% }# t; P
  Y- `' l% R4 L/ \- z( s

' Y3 t$ l/ e* {& C( o" X; B( J: w: V5 F% p6 l* s* S8 l% B( f( v
针对Host板的要求比较多,比如走线长度和对应的插损,回损等都有,如下是对应的走线长度要求,这个表格大家应该见得比较多,可以作为线长的参考,也就是普通FR4带状线走6inch线长,微带线走8inch线长就是出自这里(这只是一个参考线长)。

% b& X7 C  g3 I" _
323-08.png 0 b2 S0 \" c# R+ e/ Q5 j
接下来就是B、C、B’和C’端口处的分段指标要求了,这几个端口的指标主要是回损和眼图的要求,而没有插损的指标要求,这个也是我们进行测试的一个参考,其中包含了MCB和HCB在内。
  e4 {( O5 l/ {, w
323-09.png , z2 B9 W- V5 C
Host输出到HCB的端口B处的无源指标,主要是回损和模态的要求。
  I1 o" ?7 u* s6 r7 f0 i
323-10.png
323-11.png , s0 u. \& f- i* {, {
6 J% Q# Y( n; P( P! H+ m
. {/ C( i9 t, t( N8 y9 N, D
Host输出到HCB的端口B处的有源指标,主要是有源眼图和Jitter的要求。

+ ~7 e, Q4 v3 V: l5 }# Y# A  t) A
323-12.png " P! y/ t+ l2 i4 Y2 ]  k# A
从HCB的端口C处输入到Host接收的无源指标,主要是回损和模态的要求,回损和端口B的指标一致(C”是主板上离连接器约1inch走线长度处)。
6 c# v+ T  J/ s
323-13.png
323-14.png
4 U3 c! v4 F  v* B; H, f

( `" Z7 |8 t% {$ Y1 i
主板上离连接器约1inch走线长度处C”测试点的有源指标,这个也等同于模块经MCB输出的眼图指标,这个指标其实在Host端不好测试,需要用到误码仪等。
以上就是Host部分的仿真和测试要求,接下来我们看看Module部分的要求。

4 M) [' i: n" ^2 S/ m
323-15.png
& G+ Q7 N: h1 z) p5 B7 }
从光模块Module输入B’处到Module接收的无源指标,主要是回损和模态的要求,相对于Host主板B端口,可以看到和Host主板端B口的要求还不一样。
% S7 M  |# G% Y  V$ L
323-16.png
$ e) B; u  z, C% A! A
从光模块Module输入B’处到Module接收的有源指标,主要是眼图和Jitter的要求,相对于Host主机B端口输出过来的数据,可以看到和Host端B口的要求差不多。

( l  B) G1 q3 |% D1 Q& O1 A
323-17.png
' L, w$ J" G3 G& ?/ _/ B
Module输出到MCB的端口C’处的无源指标,主要是差分和共模回损的要求。从回损来看,B’口和C’口的要求是一样的,但两者的模态要求有差异;

% k9 ]( a0 u& H) [( ~
323-18.png 4 Q- a/ `0 h+ w3 Z: N- N3 c
备注:以上图片均摘自SFF8431协议。
Module输出到MCB的端口C’处的有源指标,主要是眼图和Jitter的要求,可知相对于Host主板的输出要求,Module的输出眼图要求小很多。
另外协议里面也有单独对芯片的测试板要求,以及HCB和MCB夹具板的要求,这个不是今天的重点,在此略过。总体来说10GE的协议比起后面的25Gbps以上的协议看起来更复杂,而且没有对应模块本身的插损要求。
本期问题:我们看到SFF8431协议里面都有SCD11这个指标,这个指标到底和什么有关,为什么要求管控这个指标?谢谢!
323-900.png
一博科技专注于高速PCB设计、PCB生产、SMT贴片、物料代购http://www.edadoc.com
回复

使用道具 举报

发表回复

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则


联系客服 关注微信 下载APP 返回顶部 返回列表