高速互連與背板

超大規模網路 (Hyperscale networks)、雲端運算與行動網路服務所帶來的龐大資料流量，正驅動資料傳輸速度邁向 100G 與 200G，且幾乎所有技術藍圖皆已納入 400G 規格。為確保高速資料傳輸下的訊號完整性 (Signal Integrity；SI) 同時兼顧成本效益，設計高速互連與背板時，必須整合最新標準，例如 PCIe®、USB-C、Thunderbolt™ 等。測試方案亦須具備頻域與時域的量測能力，方能有效且精準地評估高速設計中的訊號完整性表現。

隨著資料傳輸速率提升，訊號完整性工程師在驗證、除錯與分析高速互連與背板設計時面臨嶄新挑戰。為提升設計信心，工程師必須精確量測電路板中的集膚效應 (skin effects) 與介電損耗 (dielectric loss)，以及導通孔、堆疊結構與連接器插針 (pins) 等關鍵元件。

隨著位元速率增加，測試儀器的頻率上限亦須提升，才能準確評估背板與互連的傳輸特性。例如，較高的資料速率通常需對第三階或第五階諧波頻率進行量測，以確保測試結果的可靠性。

PAM4 技術影響

因應日益增長的頻寬需求，現今複雜的互連系統多採用四階脈衝幅度調變 (PAM4) 技術進行設計。相較於傳統的不歸零 (NRZ) 技術，PAM4 每個符號週期可傳輸兩倍的資料量，因而更適用於現有與新興的高速設計應用。

PAM4 技術在設計上存在多項權衡，主要包括訊號結構複雜度增加以及潛在的非線性效應。抖動、雜訊與串擾為 PAM4 訊號量測時需嚴格控管的關鍵參數。為確保量測準確性，測試系統須配備極低抖動的時脈源、穩健的時脈回復電路，以及高靈敏度的符號解碼器與電壓切割器。此外，為抑制通道導致的符號間干擾 (Inter-Symbol Interference；ISI)，發射端與接收端必須導入先進的等化技術，以保障整體傳輸效能。

高速互連與背板測試

高速互連的特性分析通常採用兩種主要的測試架構：向量網路分析儀 (Vector Network Analyzer；VNA) 以頻率域分析 S 參數；時域反射儀 (Time Domain Reflectometer； TDR) 則於時域量測脈衝響應。

為了對高速互連、PCBs、背板、測試治具以及封裝進行特性分析，訊號完整性工程師通常採用寬頻向量網路分析儀 (VNA)，以精確且可重複的方式進行單端、平衡差分與混合模式 S 參數量測。在頻域中進行高品質 S 參數量測，相較於以時域為基礎的儀器，具有先天的優勢，其中動態範圍尤為顯著。

網路提取與去嵌入技術

高速設計中的多條通道通常包含平衡轉換器 (Balun)、連接器、印刷電路板走線 (PCB trace) 及其他測試治具，這些元件會影響實際量測到的 S 參數。為了消除這些干擾因素，需進行網路提取作業。網路提取係指針對欲從量測結果中去嵌入 (de-embed) 或嵌入 (embed) 之元件特性，準確萃取其 S 參數的過程。

然而，僅憑頻域數據無法完整驗證系統效能。先進的向量網路分析儀 (VNA) 架構亦支援時域量測，能將頻域數據轉換至時域，以協助快速偵測與定位問題點。為確保將所取得的訊號準確轉換至時域，VNA 需具備極高的解析度。透過此技術，訊號完整性工程師得以更精確且高效地定位阻抗不連續、阻抗變化及串擾等問題。

雖然 VNA 可作為單一儀器解決方案，滿足 SI 設計驗證需求，但它也能成為完整量測系統的核心，搭配誤碼率分析儀 (BERT)、示波器及其他輔助工具使用。完整的系統可針對單一元件或整套系統的訊號傳輸品質進行測試。不論是哪種應用，關鍵都在於選擇符合測試需求的 VNA。