【仪测高下】高频高速PCB测试
芯世相·2025-11-05 09:54

高频高速PCB产业链概述 - 高频高速PCB广泛应用于AI服务器、高速通信、数据中心和消费电子等领域,其性能稳定性和可靠性决定整个系统的信号完整性和运行效率[1] - 产业链上游由材料供应商提供高性能基板材料,关键参数如介电常数(Dk/Df)和铜箔表面粗糙度(SR)直接影响PCB信号传输性能[2] - 产业链中游的PCB制造商利用上游板材,通过先进生产工艺制造多层高频高速电路板,满足复杂应用需求[2] - 产业链下游终端客户将高频高速PCB集成到AI服务器、数据中心、通信设备和智能终端等电子设备中[2] 高速PCB关键测试指标 - PCB主要测试项目包括频域S参数、时域阻抗、Rise Time、Skew、眼图和材料特性等,全面评估传输性能、阻抗特性、时序特性及信号完整性[3] - S参数测试是常规项目,通过S参数评估PCB线路传输和反射性能,特别关注插入损耗指标Sdd21,反映信号传输过程中的衰减情况[5] - 时域阻抗测试通过测量PCB阻抗值了解传输线特性阻抗和匹配情况,需选择与DUT匹配的TDR阻抗探头,最小时间分辨率近似等于1/(2fmax)[8] - Rise Time测试测量信号上升时间反映传输速度和响应时间,Skew测试测量不同信号线间时间延迟差异评估同步性和时序准确性[10] - 眼图测试通过观察信号眼图评估噪声、抖动和失真等问题,R&S ZNA和ZNB网络分析仪的时域分析扩展选件可实现眼图测量及Rise Time、Skew测试功能[12] - PCB覆铜板材Dk(介电常数)和Df(损耗因子)测试评估材料介电性能和能量损耗特性,常用谐振腔法包括SPDR(20GHz以下)和FPOR(20-110GHz)[14] - 基于PCB传输线路的Dk/Df/SR测试可通过测量传输线段S参数,利用Djordjevic-Sarkar模型反推层压板材Dk/Df,或基于Huray表面粗糙度模型解析SR指标[15] 去嵌的应用和典型方法 - 网络分析仪测试PCB时夹具去嵌至关重要,需通过去嵌技术消除夹具对DUT测试结果的影响[16] - VNA常见去嵌方法包括基本去嵌方法(适用于较低频率)、高级时域去嵌方法(如R&S ZNx-K210 EZD、ZNx-K220 ISD、ZNx-K230 SFD)和专用去嵌方法如TRL和Delta-L法[18] - Delta-L法是由Intel提出的基于本征模算法的去嵌方法,R&S联合Packet micro推出Delta-L+测量选件ZNx-K231,支持高达40GHz测试,满足Intel PCB验证标准[19] - 测试夹具设计遵循IEEE P370标准,规定夹具设计准则、去嵌验证步骤与S参数验证流程,夹具插损和回损差值需满足特定条件以保证去嵌精度[21] 新的挑战与测试需求 - PCB高频谐振问题导致传统Delta-L 4.0算法插损拟合结果不确定度大幅增加,R&S ZNA-K231 Delta-L+选件将通过新算法增加抗谐振测试功能,对谐振频率以上频段数据重新数学加权以提高拟合精度[24] - 224Gbps高速互连系统推出后,高速PCB最高测量频率将超过67GHz,当前Delta-L 4.0标准方法理论上限40GHz,实际32GHz以上去嵌精度下降,40GHz以上测试需采用时域去嵌软件如R&S ISD[26] - 67GHz Delta-L测量方案需解决现有Delta-L 4.0探头工作频段不够、2THRU长度需缩短以满足IEEE P370规范、2THRU的EM结构需仿真优化(尤其是跨层过孔设计)以及改进算法优化高频抗谐振问题[28]