數(shù)字體系的高頻高速化開始，早年被認為微乎其微的傳輸線損耗問題，現(xiàn)正在成為PCB規(guī)劃的首要關(guān)注點。在時鐘頻率高于1GHz時，頻率相關(guān)性傳輸損耗的影響現(xiàn)已實實在在發(fā)生了，特別是高速 SerDes 接口，信號具有非?？斓纳仙龝r間，數(shù)字信號可以帶著比自身重復頻率更高頻的能量，這些較高的高頻能量成分，用來結(jié)構(gòu)抱負的快速轉(zhuǎn)化的數(shù)字信號。今天的高速串行總線，在時鐘速率的第 5 次諧波上往往有許多的能量會合。
 
現(xiàn)在有許多高頻高速數(shù)字運用，速度為10 Gbit/s或更高。 這些運用運用5 GHz的基頻和15 GHz，25 GHz等的諧波。在此頻率范圍內(nèi)，大多數(shù)常見的PCB資料在介質(zhì)損耗（Df）方面會有非常明顯的差異，并導致嚴峻的信號無缺性的問題。這是高速數(shù)字PCB運用專為高頻運用而規(guī)劃的特別板材的原因之一。 這些資料的配方具有低損耗因數(shù)，在很寬的頻率范圍內(nèi)具有最小的改動。 這些板材過去常用于高頻RF運用，甚至現(xiàn)在用于77 GHz及更高的運用。 除了介質(zhì)損耗要素的改善外，這些板材還配有嚴峻的厚度操控和Dk操控，更佳有利于確保信號無缺性。
 
高頻PCB規(guī)劃怎樣正確挑選PCB板材？

關(guān)于高頻PCB而言，在規(guī)劃時需求考量資料的挑選及規(guī)劃等是否滿意信號無缺性要求，這就要求盡量減小信號的傳輸損耗。

PCB傳輸損耗首要由介質(zhì)損耗、導體損耗和輻射損耗三部分組成。
 
當高頻信號在 PCB 上從驅(qū)動器沿較長的傳輸線傳輸?shù)浇邮掌鲿r，介質(zhì)資料的損耗因數(shù)對信號的影響非常大。較大的損耗因數(shù)意味著較高的介質(zhì)吸收。損耗因數(shù)較大的資料會影響長傳輸線上的高頻信號。介質(zhì)吸收增大了高頻衰減。
 
PCB 最常用的介質(zhì)資料是 FR-4，它選用了環(huán)氧樹脂玻璃疊層，可滿意多種工藝條件要求。FR-4 的 εr 在 4.1 和 4.5 之間。GETEK 是另一種可以用于高速電路板的資料。GETEK 由環(huán)氧樹脂(聚苯醚)構(gòu)成，εr 在 3.6 和 4.2 之間。
 
導體損耗
 
電荷流過資料導致能量損耗。外層微帶線和內(nèi)層帶狀線的導體損耗都可以細分為2個部分：直流和交流損耗。這兒說的直流電是低于1MHz的電路。雖然直流損耗一般不適用于高速電路規(guī)劃，但電阻下降會并吞多點體系（如SODIMM DDR3/4的地址、指令操控總線布線）的邏輯電陡峭噪聲容限。可是，板載內(nèi)存一般信號線長度都小于3英寸，正因如此，沒有凸顯這個問題。
 
一個典型的5 mil寬、1.4 mil厚（1oz銅）、1英寸長的線路，通上直流電時信號通道的電阻一般是0.1歐姆/英寸。銅和大多數(shù)其他金屬的體電阻率在頻率接近100 GHz早年是安穩(wěn)的。不管怎樣，正是因為趨膚效應，引發(fā)了導體的頻率相關(guān)性，如圖2所示。
 
交流電，因其頻率相關(guān)性，導體損耗呈電阻性或電理性。低頻時，我們認為電阻和電感同于直流電，但跟著頻率的增加，在傳輸線和基準面上的截面電流散布變得不均勻，并移動到導體的外部。因為趨膚效應，電流被逼進入銅的外表面，然后大大增加了損耗。電流的重新散布使電阻增大、每單位長度的線圈電感減小。跟著頻率增加到跨過1GHz時，電阻不斷增加，線圈電感量抵達一個極限值，成為外電感。頻率越高，電流在導體外表面活動的趨勢就越大。交流電阻將堅持與直流電阻大約相等，直到頻率升高到某一個點，即趨膚深度小于導體厚度時。
 
2019臺北電腦展上AMD發(fā)布第三代Ryzen銳龍?zhí)幚砥鞯那闆r，AMD選用7納米的CPU除了在性能上開端壓制英特爾之外，其配套的X570 芯片組也引入了對 PCIe 4.0 的支撐，選用PCIe 4.0 NVMe的SSD也開端接連推向市場，而估量兩年后，PCIe 5.0規(guī)范也將發(fā)布。
 
PCIe 5.0 的數(shù)據(jù)速率將抵達恐懼的 32GT/s，然后加劇頻率相關(guān)的插入損耗。挑選的 PCB 資料會對各個區(qū)域的插入損耗發(fā)生巨大影響。
 
如果在規(guī)劃PCB時不考慮板材對高速信號的影響，老司機也會翻車！
 
挑選PCB板材時必須在滿意PCB規(guī)劃需求、可量產(chǎn)性、本錢中心獲得平衡點。簡略而言，規(guī)劃需求包括電氣和結(jié)構(gòu)可靠性這兩部分。一般在規(guī)劃非常高速的PCB板子（大于GHz的頻率）時板材問題才會比較重要。例如，現(xiàn)在常用的FR-4資料，在幾個GHz的頻率時的介質(zhì)損耗Df（Dielectricloss）會很大，或許就不適用。
 
高頻高速數(shù)字電路運轉(zhuǎn)速度是PCB挑選考慮的首要要素，電路的速率越高，所選PCB的Df值就應該越小。具有中，低損耗的電路板材將適宜10Gb/S的數(shù)字電路;具有更低損耗的板材適用25Gb/s的數(shù)字電路;具有超低損耗板材將習氣更快的高速數(shù)字電路，其速率可認為50Gb/s或許更高。
 
從資料Df看：
 
　　Df介于0.01～0.005電路板材適宜上限為10Gb/S數(shù)字電路;
　　Df介于0.005～0.003電路板材適宜上限為25Gb/S數(shù)字電路;
　　Df不跨過0.0015的電路板材適宜50Gb/S甚至更高速數(shù)字電路。
 
常用的高頻PCB板材有：
 
　　1）、羅杰斯Rogers：RO4003、RO3003、RO4350、RO5880等
　　2）、臺耀TUC:Tuc862、872SLK、883、933等
　　3）、松下Panasonic：Megtron4、Megtron6等
　　4）、Isola：FR408HR、IS620、IS680等
　　5）、Nelco：N4000-13、N4000-13EPSI等
　　6）、東莞生益、泰州旺靈、泰興微波等