在高速数据传输领域，PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）技术至关重要。本文介绍的是 2019 年 PCI - SIG（PCI Special Interest Group）发布的关于 PCIe 信号设计过程中使用中继器（Redriver&Retimer）的资料，即便在当下，它依然是 PCIe 设计的黄金指南。

目前，许多产品的 PCIe 设计都基于此标准来评估风险。像常见的高速产品服务器，也是依据该标准进行评估的。常见的 PCIe 信号布局形式如下：

在实际项目评估阶段，会针对不同的拓扑结果进行整理和简单评估。

整个链路中，系统端的主板变量，而改善其性能直接的方式就是选择合适的板材。常见的板材分类有 Mid - loss（中损耗）、Low - loss（低损耗）和 Ultra - low - loss（超低损耗）。不过，目前行业对损耗并没有统一的定义和标准，不同板厂以及资料给出的分类也有所不同。

影响插入损耗值的变量因素众多，包括材料特性、布线层、走线宽度、铜箔粗糙度、堆叠结构、环境因素等。设计人员需要根据具体设计和应用场景来确定相应的损耗值。资料还给出了一些不同板材的参考值：

这里需要注意两点：
其一，并非某一分类的所有材料都具有相同性能。有些材料电性能更好，有些材料工艺性能更优，这种取舍需要根据设计产品本身来定位，尤其是在进行产品降本分析时。
其二，除了要注意板厂的制造公差以及不同板厂的制程偏差外，还需特别关注产品的使用环境，如高温高湿等特殊环境会对产品性能产生很大影响，因此在设计产品时需要预留一定的裕量。

中继器

如果链路的裕量不足，除了采用升级板材这种较为直接的方式外，还可以考虑使用中继器（Redriver&Retimer）。

Redriver（重驱动器）

输入的模拟信号经过滤波和 / 或放大处理，但抖动和噪声可能恶化或至少维持原状。

Retimer（重定时器）

内部将模拟信号转换为数据后进行重传输，可实现信号完全再生，但需要付出延迟的代价。

简单来说，Redriver 是 “放大” 信号，而 Retimer 是 “再生” 信号。当主板的信号长度较长、信号损耗严重时，推荐使用 Retimer。

Retimer 器件的布局摆放

Retimer 器件需邻近扩展槽位置摆放，以确保兼容各类扩展卡 / 线缆（含无源插卡式扩展槽），同时还需综合考量结构件与布线密度因素。

使用 Retimer 器件的仿真

通过运行 IBIS - AMI 仿真验证信号完整性（SI），这里有两点需要关注：

• Retimer 器件的使用包含两个链路段：源端至 RT 段（源端到重定时器）和 RT 至 EP 段（重定时器到终端设备）。
• 各链路段可评估无源信道或 IBIS - AMI（评估含 RC/RT/EP 的完整信道）进行独立仿真。
  

  

  
  图 6 Retimer 器件仿真

Retimer 重定时器诊断功能

• 远程环回（Slave Loopback）：支持数据从源端（RC）环回到重定时器（RT），或从端点设备（EP）环回到 RT。
• 接收端容限（Receiver Margining）：与所有 PCIe 接收器相同，重定时器必须支持通过控制 SKP 有序集（Control SKP Ordered Sets）进行接收端容限测试，可在两个伪端口（BOTH Pseudo Ports）上评估眼图张开度。
• 协议状态（Protocol Status Reporting）：重定时器能同时感知上行 / 下行伪端口（Pseudo Ports）的物理层协议事件，可记录此类信息并根据需要上报至系统控制器，助力链路调试，还支持在重大事件（如意外进入 Recovery 状态）时向系统控制器生成中断。