這是19年 PCI-SIG 關(guān)于PCIe 信號，在設(shè)計過程中使用中繼器（Redriver&Retimer）一份資料，現(xiàn)在讀來，還是做PCIe設(shè)計的黃金指南。

相關(guān)標準

給出PCIe3.0~5.0的整個鏈路各自損耗標準，以及對各部分進行劃分，給出了損耗標準，如下圖：

上表的這個標準來說，目前很多產(chǎn)品的PCIe設(shè)計都是基于此相關(guān)的標準來評估風險。

常見的高速產(chǎn)品比如服務(wù)器，也是基于此標準進行評估，下圖為常見的PCIe信號的布局形式：

在實際工作過程中，項目評估階段，會針對不同的拓撲結(jié)果做一個整理和簡單評估，如下圖：

整個鏈路，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)對損耗沒有的統(tǒng)一定義和標準，會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。這些變量對產(chǎn)品的影響，就需要設(shè)計人員根據(jù)具體設(shè)計和應(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：

• 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)計產(chǎn)品的本身來定位，特別是做產(chǎn)品降本分析的時候
• 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)境對產(chǎn)品的性能會有很大的影響，這就需要我們在設(shè)計產(chǎn)品的時候留裕量

中繼器

如果鏈路的裕量不足，除了簡單粗暴的方式（升級板材）之外，還可以考慮中繼器（Redriver&Retimer）

Redriver（重驅(qū)動器）

• 輸入的模擬信號經(jīng)過濾波和/或放大處理
• 抖動和噪聲可能惡化或至少維持原狀

Retimer（重定時器）

• 內(nèi)部將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)后進行重傳輸
• 可實現(xiàn)信號完全再生，但需付出延遲代價

簡單來說，Redriver&Retimer的區(qū)別：

Redriver是“放大”信號，而Retimer是“再生”信號。

主板的信號長度比較長，信號損耗嚴重長，推薦使用Retimer。

Retimer器件的布局擺放

• 需鄰近擴展槽位置擺放，以確保兼容各類擴展卡/線纜（含無源插卡式擴展槽）
• 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

通過運行IBIS-AMI仿真驗證信號完整性（SI），這里面有兩點需要關(guān)注：

• Retimer器件的使用，包含兩個鏈路段：源端至RT段（源端到重定時器）和RT至EP段（重定時器到終端設(shè)備）
• 各鏈路段可評估無源信道或IBIS-AMI（評估含RC/RT/EP的完整信道）進行獨立仿真

Retimer重定時器診斷功能

遠程環(huán)回（Slave Loopback）

支持數(shù)據(jù)從源端（RC）環(huán)回到重定時器（RT），或從端點設(shè)備（EP）環(huán)回到RT

接收端容限（Receiver Margining）

• 與所有PCIe接收器相同，重定時器必須支持通過控制SKP有序集（Control SKP Ordered Sets）進行接收端容限測試
• 可在兩個偽端口（BOTH Pseudo Ports）上評估眼圖張開度

協(xié)議狀態(tài)報告（Protocol Status Reporting）

• 重定時器能同時感知上行/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（如意外進入Recovery狀態(tài)）時向系統(tǒng)控制器生成中斷