這是19年 PCI-SIG 關(guān)于PCIe 信號(hào)，在設(shè)計(jì)過程中使用中繼器（Redriver&Retimer）一份資料，現(xiàn)在讀來，還是做PCIe設(shè)計(jì)的黃金指南。
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
給出PCIe3.0~5.0的整個(gè)鏈路各自損耗標(biāo)準(zhǔn)，以及對(duì)各部分進(jìn)行劃分，給出了損耗標(biāo)準(zhǔn)，如下圖：
上表的這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來說，目前很多產(chǎn)品的PCIe設(shè)計(jì)都是基于此相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。
常見的高速產(chǎn)品比如服務(wù)器，也是基于此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估，下圖為常見的PCIe信號(hào)的布局形式：
在實(shí)際工作過程中，項(xiàng)目評(píng)估階段，會(huì)針對(duì)不同的拓?fù)浣Y(jié)果做一個(gè)整理和簡單評(píng)估，如下圖：
整個(gè)鏈路，變量最大的就是系統(tǒng)端的主板，而改善其性能的最直接方式就是板材。常見的板材分類就是：Mid-loss, Low-loss, and Ultra-low-loss。目前行業(yè)對(duì)損耗沒有的統(tǒng)一定義和標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)看到很多不同的板廠以及資料給出的分類是不同的。
影響插入損耗值的變量因素有很多：材料特性、布線層、走線寬度、銅箔粗糙度、堆疊結(jié)構(gòu)、環(huán)境因素等等。這些變量對(duì)產(chǎn)品的影響，就需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)具體設(shè)計(jì)和應(yīng)用場景確定相應(yīng)的損耗值。
資料也給出了一些不同板材的參考值，如下圖：
這里需要注意兩點(diǎn)：
- 并非某一分類的所有材料都有相同性能，比如有些材料電性能更好一些，有些材料的工藝性能更好一些，這種取舍需要根據(jù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的本身來定位，特別是做產(chǎn)品降本分析的時(shí)候
- 除了注意板廠的制造公差以及不同板廠的制程偏差，還特別要注意產(chǎn)品的使用環(huán)境，比如高溫高濕等，這些特殊的環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的性能會(huì)有很大的影響，這就需要我們在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候留裕量
中繼器
如果鏈路的裕量不足，除了簡單粗暴的方式（升級(jí)板材）之外，還可以考慮中繼器（Redriver&Retimer）
Redriver（重驅(qū)動(dòng)器）
- 輸入的模擬信號(hào)經(jīng)過濾波和/或放大處理
- 抖動(dòng)和噪聲可能惡化或至少維持原狀
Retimer（重定時(shí)器）
- 內(nèi)部將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)后進(jìn)行重傳輸
- 可實(shí)現(xiàn)信號(hào)完全再生，但需付出延遲代價(jià)
簡單來說，Redriver&Retimer的區(qū)別：
Redriver是“放大”信號(hào)，而Retimer是“再生”信號(hào)。
主板的信號(hào)長度比較長，信號(hào)損耗嚴(yán)重長，推薦使用Retimer。
Retimer器件的布局?jǐn)[放
- 需鄰近擴(kuò)展槽位置擺放，以確保兼容各類擴(kuò)展卡/線纜（含無源插卡式擴(kuò)展槽）
- 需綜合考量結(jié)構(gòu)件與布線密度因素
使用Retimer器件的仿真
通過運(yùn)行IBIS-AMI仿真驗(yàn)證信號(hào)完整性（SI），這里面有兩點(diǎn)需要關(guān)注：
- Retimer器件的使用，包含兩個(gè)鏈路段：源端至RT段（源端到重定時(shí)器）和RT至EP段（重定時(shí)器到終端設(shè)備）
- 各鏈路段可評(píng)估無源信道或IBIS-AMI（評(píng)估含RC/RT/EP的完整信道）進(jìn)行獨(dú)立仿真
Retimer重定時(shí)器診斷功能
遠(yuǎn)程環(huán)回（Slave Loopback）
支持?jǐn)?shù)據(jù)從源端（RC）環(huán)回到重定時(shí)器（RT），或從端點(diǎn)設(shè)備（EP）環(huán)回到RT
接收端容限（Receiver Margining）
- 與所有PCIe接收器相同，重定時(shí)器必須支持通過控制SKP有序集（Control SKP Ordered Sets）進(jìn)行接收端容限測試
- 可在兩個(gè)偽端口（BOTH Pseudo Ports）上評(píng)估眼圖張開度
協(xié)議狀態(tài)報(bào)告（Protocol Status Reporting）
- 重定時(shí)器能同時(shí)感知上行/下行偽端口（Pseudo Ports）的物理層協(xié)議事件
- 可記錄此類信息并根據(jù)需要上報(bào)至系統(tǒng)控制器，助力鏈路調(diào)試
- 支持在重大事件（如意外進(jìn)入Recovery狀態(tài)）時(shí)向系統(tǒng)控制器生成中斷