隨著高速互連技術(shù)的不斷演進(jìn)，PCI Express（PCIe）標(biāo)準(zhǔn)已從 Gen3 的 8 GT/s 發(fā)展到 Gen5 的 32 GT/s，甚至到 Gen6 已達(dá)到 64 GT/s 級(jí)別。如此高的傳輸速率，對(duì)信號(hào)通道的損耗控制、阻抗匹配與抗干擾性能提出了前所未有的挑戰(zhàn)。
在此背景下，設(shè)計(jì)工程師們開始探索新的互連方式——例如采用 極細(xì)同軸線束（micro coaxial cable），也就是內(nèi)部用于傳輸高速信號(hào)的極細(xì)同軸結(jié)構(gòu)電纜。它是否能勝任 PCIe Gen5/Gen6 的高速信號(hào)傳輸任務(wù)？下面我們從結(jié)構(gòu)特性、信號(hào)完整性及設(shè)計(jì)要點(diǎn)三個(gè)角度進(jìn)行分析。

一、極細(xì)同軸線束的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
極細(xì)同軸線束由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、外導(dǎo)體屏蔽層及外護(hù)層組成，通常線徑非常細(xì)（如 AWG 36～40），可實(shí)現(xiàn)高密度、柔性化布線。與傳統(tǒng)的 PCB 差分走線相比，它具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：
1.1、高屏蔽性能：同軸結(jié)構(gòu)能夠有效抑制電磁干擾（EMI）與串?dāng)_。
1.2、柔性布線能力：可彎折、可繞行，適合空間受限的設(shè)備內(nèi)部連接。
1.3、機(jī)械輕巧：重量輕、體積小，有助于模塊化設(shè)計(jì)與小型化系統(tǒng)集成。
這些特性使得極細(xì)同軸線束在攝像模組、MIPI 接口、CoaXPress 工業(yè)相機(jī)等高速信號(hào)領(lǐng)域被廣泛采用。那么，它是否同樣適用于 PCIe Gen5/Gen6 呢？

二、PCIe Gen5/Gen6 的信號(hào)完整性挑戰(zhàn)
PCIe Gen5 與 Gen6 的信號(hào)速率已進(jìn)入幾十 GHz 的頻率范圍，任何微小的不匹配或損耗都會(huì)導(dǎo)致誤碼率上升和眼圖收縮。主要挑戰(zhàn)包括：
2.1、帶寬與插入損耗控制：通道損耗必須控制在極低范圍內(nèi)，否則信號(hào)幅度衰減嚴(yán)重。
2.2、回波損耗與阻抗一致性：系統(tǒng)要求嚴(yán)格的 85 Ω 或 100 Ω 差分阻抗匹配，任何過渡段都可能造成反射。
2.3、串?dāng)_與模式轉(zhuǎn)換：多通道并行傳輸下的互擾問題更為突出。
2.4、通道均衡與噪聲管理：需配合均衡電路、預(yù)加重及接收端濾波等方案共同優(yōu)化。
這些因素共同決定了，PCIe Gen5/Gen6 的通道設(shè)計(jì)容差極小，對(duì)互連介質(zhì)和結(jié)構(gòu)的要求極為苛刻。

三、極細(xì)同軸線束用于 PCIe 高速信號(hào)的可行性分析
優(yōu)勢(shì)方面：
3.1、出色的屏蔽性能：同軸屏蔽層可顯著降低外部干擾影響，對(duì)于高速通道非常有利。
3.2、布局靈活性強(qiáng)：相比 PCB 差分走線，線束可在有限空間內(nèi)靈活布設(shè)，特別適合模塊化、可插拔或緊湊型系統(tǒng)。
3.3、模塊化連接優(yōu)勢(shì)：通過高速連接器可實(shí)現(xiàn)板間、模組間連接，便于維護(hù)和升級(jí)。
挑戰(zhàn)方面：
3.4、信號(hào)損耗問題：極細(xì)同軸線束直徑小，內(nèi)部導(dǎo)體與絕緣層尺寸限制導(dǎo)致插入損耗較大，頻率越高衰減越明顯。
3.5、阻抗匹配難度：需確保整個(gè)鏈路（包括連接器、線束及 PCB）阻抗保持一致，否則會(huì)引起反射和眼圖閉合。
3.6、連接器與端接工藝要求高：高速同軸線的接頭必須具備極低的寄生電容與電感特性，否則會(huì)成為系統(tǒng)瓶頸。
3.7、制造一致性與成本壓力：微細(xì)結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度要求高，批量一致性與成本控制需權(quán)衡。
綜合來看，極細(xì)同軸線束確實(shí)具備支撐 PCIe Gen5/Gen6 傳輸?shù)臐摿?，但要在工程上?shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的信號(hào)性能，必須滿足嚴(yán)格的材料、電氣與結(jié)構(gòu)要求。

四、設(shè)計(jì)實(shí)踐中的關(guān)鍵建議
4.1、盡量縮短線束長(zhǎng)度：高速信號(hào)路徑應(yīng)盡可能短，避免多余的繞行或折彎。
4.2、阻抗匹配設(shè)計(jì)：建議采用差分對(duì)同軸結(jié)構(gòu)（如雙同軸線束）以獲得更好的平衡特性。
4.3、高性能連接器選型：選擇專為 32 GT/s 或更高速率設(shè)計(jì)的微同軸接口產(chǎn)品，確保端接穩(wěn)定。
4.4、信號(hào)完整性仿真與實(shí)測(cè)：在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行 S 參數(shù)仿真與眼圖分析，并通過實(shí)測(cè)驗(yàn)證損耗與抖動(dòng)指標(biāo)。
4.5、結(jié)構(gòu)固定與屏蔽接地：確保線束不因震動(dòng)或應(yīng)力而改變電氣特性，屏蔽層接地可靠。

通過以上方法，極細(xì)同軸線束不僅能在結(jié)構(gòu)空間上提供靈活性，還能在信號(hào)層面保持可控的損耗和低串?dāng)_，滿足高速互聯(lián)需求。極細(xì)同軸線束可在特定條件下用于 PCIe Gen5/Gen6 信號(hào)傳輸，但必須建立在高質(zhì)量線束、嚴(yán)格的阻抗控制、專業(yè)的連接器選型與完善的信號(hào)仿真驗(yàn)證基礎(chǔ)之上；對(duì)于高密度、模塊化、可插拔的高速設(shè)計(jì)來說，它是一種值得探索的解決方案；但若忽視信號(hào)完整性與損耗控制，則可能導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)性能問題。

我是【蘇州匯成元電子科技】，專注于高速信號(hào)互連與極細(xì)同軸線束定制，期待在電子發(fā)燒友平臺(tái)與更多工程師一起深入探討高速接口設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新與實(shí)踐！