孙安兵-数据中心交换机高速PCB发展趋势及设计仿真挑战.pdf

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1、2025 ANSYS,Inc.数据中心交换机高速PCB发展趋势及设计仿真挑战孙安兵/锐捷网络小核心交换机规格发展201620182020202220256.4T12.8T25.6T51.2T102.4T200T?25Gserdes速率56G112G224G单芯片serdes数量x256x512x102410年5代产品，16倍带宽4代serde速率，10倍芯片serdes数量4倍风冷极限？铜互连极限？448G小核心交换机硬件架构中的PCB应用单PCB，最大64端口PCB+线缆方案，可达128端口PCB+扣板连接器方案，可达128端口插卡方案，灵活配置，需要phy芯片NPO/CPO，PCB应用？1

2、01015204.46dB5.16G5？2556112224448Gbps7.3dB 12.89G7.3dB13.28G12dB 26.56G32dB53.125G25hostdie2die16dB10300mm400mm？2556112224448Gbps500mm200mmNRZPAM4标准（芯片）可支持最大损耗PCB材料可传输距离趋势端口侧标准的制定，核心是支撑传输距离。光模块中芯片潜力不断挖掘。新的问题：功耗增加，热设计逼近风冷极限，液冷时代开启。20dB30200mm250mm200mm250mm300mm350mm300mm350mmC2M标准的发展低功耗，低成本光模块DSP光模块

3、高速PCB叠层的发展 202225.6T50T2832 4mm+高速层 8层电源-800W（近1000A）20255代芯片,112G serdes单芯片512对高速线PCB？CPC？CPO？202020276代芯片,224G serdes单芯片512对高速线44层+6mm+高速层 12层电源-1400W（近2000A）5.5代芯片,112G serdes单芯片1024对高速线6.5代芯片,224G serdes单芯片1024对高速线7代芯片,448G serdes单芯片512对高速线？40层+6mm+高速层 8层电源-1400W（近2000A）50层+，8mm？高速层 12层电源-2500W（

4、近3000A）4代芯片,56G serdes单芯片512对高速线28层4mm高速层 8层电源-400W（500A）100T200TN+Mcable高速高速PCBPCB的发展的发展-速率，板材速率，板材serdes速率（bps）10G-NRZ25G-NRZ56G-PAM4112 G-PAM4224G-PAM4主流开发时间20102014201820222025光模块端口 SFP+/QSFP+QSFP28QSFP56/QSFPDDOSFP800/QSFP112OSFP1600C2M标准的损耗要求（host）4.4dB7dB7dB12dB15dB？（die2die 32dB）典型高速板材（参考松下）

5、M4M4/M6M6/M7M7/M8M8/M9铜箔RTFRTF/HVLPHVLPHVLPHVLP448G448G 对对 PCBPCB电源设计的需求预估电源设计的需求预估serdes速率（bps）112G224 G448G（预估）单芯片功耗800w/1400W1400W/2500w+2500W+芯片电流1000A/2000A2000A+/3600A+3600A+电源层需求（2oz）4个层/8oz8个层/16oz8个层/16oz14个层/28oz14个层/28oz50层+12个高速信号层 20层+电源电热仿真：破解功耗与温升的恶性循环电热仿真：破解功耗与温升的恶性循环随着芯片功耗迈向2800W，电流

6、超过4000A，焦耳热影响不容忽视！局部温升引发铜箔电阻率和介质损耗增大，加剧信号衰减和PDN压降。电热双向耦合仿真（Ansys Icepak+SIwave），可迭代计算温度场与电性能的相互影响，避免阻抗失配和眼图塌陷。材料参数优化：终结高频“盲测”误差材料参数优化：终结高频“盲测”误差112G-PAM4信号基频28GHz，但板材商通常提供10GHz以下Dk/Df参数，直接外推至56GHz时插损误差超15%，频率未来到112G时误差更大。HFSS+optiSLang，可以用测试板S参数反演0-112GHz频变材料参