PCIe-Routing
Was ist PCIe-Routing?
PCIe-Routing (PCI Express) bezeichnet die PCB-Layouttechniken, die zur Umsetzung serieller PCI-Express-Hochgeschwindigkeitsschnittstellen zwischen Prozessoren, GPUs, FPGAs, NVMe-Speichern und anderen Peripheriegeräten erforderlich sind. PCIe hat sich zur dominierenden Hochgeschwindigkeitsverbindung in Computer- und eingebetteten Systemen entwickelt, mit Datenraten von 2.5 GT/s (Gen 1) bis 64 GT/s (Gen 6). Mit jeder Generation steigen die Anforderungen an die Qualität des PCB-Layouts, da engere Zeitreserven und höhere Frequenzen die elektrischen Eigenschaften der Leiterplatte zu einem immer entscheidenderen Faktor für einen zuverlässigen Verbindungsbetrieb machen.
PCIe-Routing erfordert differenzielle Leiterbahnpaare mit kontrollierter Impedanz (typischerweise 85Ω differenziell), AC-Koppelkondensatoren an jedem Senderausgang, durchgängige Referenzflächen unter jeder Lane und einen Längenabgleich zwischen der positiven und der negativen Leiterbahn jedes Paares. Bei PCIe-Verbindungen mit mehreren Lanes (x4, x8, x16) muss zusätzlich der Laufzeitversatz zwischen den Lanes kontrolliert werden, damit alle Lanes der Verbindung innerhalb des vorgegebenen Zeitfensters am Empfänger ankommen. Übergänge über Vias müssen minimiert und sorgfältig ausgelegt werden, um die Impedanzkontinuität zu wahren. Übersprechen zwischen benachbarten Lanes muss durch ausreichende Abstände begrenzt werden.
Serielles Hochgeschwindigkeitsrouting mit KI
PCIe-Routing mit Geschwindigkeiten ab Gen 4 verlangt eine Präzision, die wenig Spielraum für Layoutfehler lässt. Physikbasierte KI-Layoutwerkzeuge eignen sich gut für die Herausforderungen von PCIe, weil sie beim Routing gleichzeitig Impedanzziele, den Abgleich differenzieller Paare, Grenzwerte für den Laufzeitversatz zwischen Lanes und Abstände zur Begrenzung des Übersprechens einhalten können. Indem die KI-Engine all diese Vorgaben parallel statt nacheinander bewertet, erzeugt sie PCIe-Implementierungen, die die Spezifikationen erfüllen, ohne den wiederholten Zyklus aus Anpassen, Prüfen und erneutem Anpassen, den manuelles Hochgeschwindigkeitsrouting typischerweise erfordert.
