面对5G时代的大踏步的到来,设备对处理数据量和数据完整性的要求逐渐增高。高速串行链路系统受到功率、带宽、互联密度及信号完整性等众多因素影响,高速串行链路系统向低功耗、高速度、低电压、高密度和大电流的方向发展,数据传输速率也显著提高,高速串行链路信号完整性设计给国内外的工程师们带来了非常大的挑战。本文对信号完整性分析过程中,涉及到的基础理论进行了研究学习。从麦克斯韦方程组开始,引入了散射参数、传输线理论;研究了系统的发射器、信道、接收器,时序抖动和系统裕量分配;通过深入研究过孔部分对信号完整性的影响,结合过孔电路模型、三维磁场建模和时域仿真,制定过孔残桩、过孔尺寸及过孔排布等过孔工艺设计规则,分别独立地去建模仿真。结合PCIe Gen4协议里制定的各项电气参数,进行了全链路的设计和仿真对比分析,从而设计出最佳的保证信号完整性的过孔的设计方案与规则。按照此规则设计并制作一款服务器主板产品,分别对该链路系统的信号完整性进行仿真分析和实验验证。首先,分析过孔的电路模型。通过电路模型和等效电路,从理论上分析出过孔对信号完整性的影响因素,以及其因素与之对应的过孔参数之间的关联要点。其次,通过三维磁场建模和时域仿真,来具体分析链路中信号的反射、衰减、串扰与过孔设计中过孔残桩、尺寸、排布之间的关系,研究出最佳保证信号完整性的过孔工艺参数的设计规则。然后,采用研究出的过孔工艺参数设计规则来优化链路系统,搭建一个支持16Gbps PCIe Gen4协议的链路系统,并通过了 PCIe Gen4对无源和有源传输信道仿真要求。最后,为了验证过孔工艺参数设计方案及信号仿真的准确性和工业实用性,设计并制作了一款支持16Gbps PCIe Gen4协议的服务器主板,组建一个完整的链路系统的测试平台,按照工业应用中实际标准进行了电气测试和数据压力测试。基于研究出的过孔工艺参数设计规研发的服务器主板链路系统,通过测试整个链路系统可以满足PCIe Gen4协议的电气性能、数据运行压力和误码率的要求。因此,本文研究出的新的PCB板过孔工艺参数设计规则和建模仿真方法,具有很好的工程精度和工业实用价值,可以在类似的高速串行链路设计中推广应用。