1. 引言
8K智能电视需HDMI 2.1接口实现“48Gbps超高速传输”(8K@60Hz),但HDMI信号在PCB中每传输100mm衰减约15%,行业数据显示,50%的8K电视PCB因衰减超标,实际传输速率仅30Gbps,某电视厂商曾因衰减问题导致8K视频卡顿率超15%,退货率上升20%。HDMI 2.1 PCB需符合**HDMI论坛2.1规范**,信号衰减限值≤20%(传输200mm)。捷配累计交付500万+片8K电视PCB,HDMI 2.1衰减达标率99.5%,本文拆解衰减抑制核心原理、基材选型及层间设计,助力解决8K电视信号传输问题。
8K 电视 HDMI 2.1 PCB 信号衰减本质是 “介电损耗与导体损耗”,需聚焦三大控制要素,且需符合IPC-2221 第 6.7 条款对超高速 HDMI 信号的要求:一是介电损耗(tanδ),基材 tanδ 越低,衰减越小,优先选用罗杰斯 RO4350B(tanδ=0.0037@10GHz),普通 FR-4(tanδ=0.02)的衰减是其 5 倍,捷配测试显示,RO4350B 在 200mm 传输后衰减 12%,而 FR-4 达 45%;二是层间厚度,HDMI 2.1 差分对层间厚度需 0.2mm±0.01mm,厚度偏差超 ±0.03mm,衰减增加 8%,符合HDMI 论坛 2.1 规范;三是铜箔粗糙度,低粗糙度铜箔(Ra≤0.3μm)可减少导体损耗,普通铜箔(Ra≥1.0μm)会使衰减增加 10%,按IPC-4562(铜箔规范) 要求。此外,HDMI 2.1 采用 4 对差分对(每对阻抗 100Ω±5%),需按HDMI 论坛布局规范,差分对间距≥2mm,避免串扰加剧衰减,每对差分对线长差≤3mm,确保时序同步。
- 基材选型:优先选用罗杰斯 RO4350B(εr=4.4±0.05,tanδ=0.0037@10GHz),基板厚度 0.4mm~0.8mm,通过捷配 “介损测试”(介电损耗测试仪 JPE-Tanδ-500),tanδ≤0.004;
- 层间设计:HDMI 2.1 差分对所在层选用半固化片罗杰斯 1080(厚度 0.1mm),层间总厚度 0.2mm±0.01mm,用捷配叠层设计软件(JPE-Layer 5.0)生成方案,参考IPC-2221 第 5.3 条款;
- 铜箔选择:采用低粗糙度铜箔(Ra=0.2μm,1oz),铜箔粗糙度用原子力显微镜(JPE-AFM-300)测试,Ra≤0.3μm,避免导体损耗过大;
- 差分对布线:每对差分对线宽 0.3mm,线距 0.6mm(2 倍线宽),阻抗控制 100Ω±3%,线长设为 180mm±5mm(≤200mm),线长差≤3mm,通过捷配 DFM 预审系统(JPE-DFM 7.0)检查布线合规性。
- 衰减测试:每批次首件用 HDMI 2.1 信号发生器(JPE-HDMI-48G)测试,传输 200mm 后衰减≤20%,符合HDMI 论坛 2.1 规范;
- 层间厚度检测:批量生产中,每 200 片抽检 10 片,用 X-Ray 测厚仪(JPE-XR-900)检测层间厚度,偏差超 ±0.03mm 的比例≤0.2%;
- 阻抗全检:每批次 PCB 用阻抗测试仪(JPE-Imp-700)测试差分对阻抗,100Ω±5% 的合格率≥99.5%。
8K 电视 HDMI 2.1 PCB 衰减抑制需以 “低介损基材 + 精准层间设计 + 低粗糙度铜箔” 为核心,关键在于符合 HDMI 论坛 2.1 规范与超高速信号要求。捷配可提供 “8K TV PCB 专属服务”:HDMI 信号衰减预仿真、层间厚度全检、介损测试,确保衰减达标。