2018年互連方案設(shè)計(jì)展望

2018年連接器和線纜行業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)上繼續(xù)高歌猛進(jìn).

2018年連接方案設(shè)計(jì)展在陽光明媚的海灣地區(qū)召開，這似乎是與會(huì)者心情的完美匹配。這次設(shè)計(jì)展有14個(gè)會(huì)議主題,包括了超過100次技術(shù)專題，以及一個(gè)為期兩天的展覽，展覽中175家供應(yīng)商展示了他們的最新硬件和軟件。前沿芯片、板端和系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師們積極參與設(shè)計(jì)展的各項(xiàng)會(huì)議。許多技術(shù)專題座無虛席，涉及范圍從測(cè)量高速PAM 4通道的信號(hào)完整性到先進(jìn)的建模和仿真技術(shù)。DesignCon的獨(dú)特之處在于，超過32家連接器和電纜組裝制造商選擇參加本次展會(huì)，至少比去年多了7家。

連接器設(shè)計(jì)在短短的一年中取得讓人吃驚的進(jìn)步。堅(jiān)持認(rèn)為銅在高速通道的高精密連接器中會(huì)即將消亡的工程師們將感到沮喪，優(yōu)化的PCB腳位和目前的并行裝置使用銅材仍是最經(jīng)濟(jì)有效的選擇。去年，展會(huì)上的轟動(dòng)事件是利用PAM 4信號(hào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)56 Gb/s信道的傳輸。

今年，多個(gè)連接器供應(yīng)商現(xiàn)場(chǎng)演示了56 Gb NRZ和112 Gb/s PAM 4通道技術(shù)。至少有一家供應(yīng)商表示，他們相信在不久的將來，112 Gb/s NRZ通道是可行的。目前，實(shí)際需要56 Gb通道的應(yīng)用還很少，但連接器供應(yīng)商希望向系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員保證，有確定的辦法來解決傳輸?shù)纳?jí)，而不需要對(duì)互連解決方案進(jìn)行大規(guī)模更改。

在板對(duì)板、底板/夾層以及I/O電纜互連方面，有明顯的進(jìn)步。無論是在箱內(nèi)還是外部，利用銅雙軸電纜組件裝配都是一個(gè)主要的方案。

幾年前，Samtec引入了使用雙芯銅或光纖電纜,試圖超越PCB的設(shè)計(jì)，以避免在印刷電路板的銅線中運(yùn)行高速信號(hào)時(shí)所帶來的衰減和雜訊。他們應(yīng)該對(duì)這個(gè)做法進(jìn)行版權(quán)保護(hù)，因?yàn)槟壳斑@個(gè)方案在很多地方使用。

Samtec繼續(xù)引入新的高速/高密度連接器來擴(kuò)展這一概念，而TE的Sliver連接器、AmphenICC的ExaMAX IO連接器和新的NearStack Twinax系統(tǒng)中裝由Molex的BiPass I/O連接器，在PCB上提供另外的選擇辦法。這些接口中有幾個(gè)可提供高達(dá)112 Gb/s PAM 4速率。

外部可插拔I/O連接器隨著SFP, MicroQSFP, QSFP-DD, and OSFP在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)而發(fā)展。電纜組件供應(yīng)商基本都能提供這些連接器。因?yàn)樗麄円膊磺宄囊环N將是長(zhǎng)期最終的選擇。

除了最新的SFP和QSFP連接器，Yamaichi電子公司還展示了銅和光學(xué)I/O系列產(chǎn)品，包括CFP 4、CFP2-64、CFP4-64和CFP 8。在光譜的另一端，I-PEX展示了他們可分離微同軸和FPC連接器，其接觸中心線小到0.35毫米，但每條通道的額定值高達(dá)20 Gb/s。

隨著行業(yè)向400 Gb/s的應(yīng)用方向發(fā)展，銅和光纖線纜正成為一種有吸引力的選擇。在高速I/O應(yīng)用中使用銅電纜會(huì)帶來一些問題，因?yàn)閿?shù)據(jù)速率的提高要求更大規(guī)格的導(dǎo)體，而高密度連接器的中心線徑卻在不斷縮小。利用其獨(dú)特的信號(hào)調(diào)理芯片，SPECTRA7顯示了微型QSFP、QSFP-DD和OSFP線纜，其性能可達(dá)25 GB/s PAM 4，而導(dǎo)體尺寸小到#36 gauge。Amphenand和Fit表示，他們已開始與SPECTRA 7合作，將SPECTRA 7“GaugeChanger”芯片裝入其電纜組件。其結(jié)果是減少了電纜體積和更長(zhǎng)的傳輸距離。

在新的體系結(jié)構(gòu)中標(biāo)準(zhǔn)扮演著越來越重要的角色。正式的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)比如以太網(wǎng)等將其技術(shù)路線圖推展到800 GB/s。最近，行業(yè)聯(lián)盟和諸如OpenCompute這樣的特殊利益集團(tuán)開始對(duì)下一代系統(tǒng)設(shè)計(jì)施加更大的影響。幾家連接器制造商擔(dān)心，隨著通用組件利潤(rùn)的降低,系統(tǒng)中關(guān)鍵互連部件的知識(shí)產(chǎn)權(quán)有可能分配給低成本供應(yīng)商。Open19基金會(huì)采取了一種有點(diǎn)不同的方法，他只定義了配套界面的機(jī)械尺寸及其在盒子上的位置，從而為供應(yīng)商的改進(jìn)打開了大門。OPEN 19演示了一個(gè)使用Molex電纜組件的大型服務(wù)器堆棧技術(shù)。

一些涉及PCIe現(xiàn)狀和新出現(xiàn)的競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)準(zhǔn)。在許多人認(rèn)為開發(fā)周期過長(zhǎng)之后，于2017年末發(fā)布了PCIEe4.0標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)相對(duì)延后發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)為新的競(jìng)爭(zhēng)者帶來了機(jī)會(huì)。雖然GEN-Z開放系統(tǒng)互連并不能從物理上向后兼容現(xiàn)有的PCIe基礎(chǔ)設(shè)施，但它提供了封裝密度和低延遲的優(yōu)點(diǎn)，帶寬可從2.5GT/s NRZ擴(kuò)展到112GT/sPAM 4信令。

今年在DesignCon上發(fā)布/展示的一些新產(chǎn)品包括：

AmphenICC公司廣泛展示了他們的產(chǎn)品組合。Cool Edge產(chǎn)品線已經(jīng)擴(kuò)展到包括1.0mm PCIe版本，能承受3A額定電流的0.65mm Slim Cool Edge，以及0.60毫米高速迷你Cool Edge，額定值可到為56 Gb/s PAM 4。Paladin 背板連接器的現(xiàn)場(chǎng)演示性能達(dá)到112 Gb/s PAM 4。Amphenol繼續(xù)尋找小于100米跳板光纖轉(zhuǎn)換器應(yīng)用.

尺寸小的高速堆架連接器重點(diǎn)介紹Chameleon系列，特點(diǎn)是從40到500 +的BGA以及高度在6mm和10mm,速度能到25Gb/s. 還有更靈活的設(shè)計(jì)包括專用功率段的選擇。

高的堆棧連接器重要介紹Hirose IT-8三片夾層連接器，傳輸速度可到56 Gb/s PAM 4。

MOLEX展位包括多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)演示，包括在一米QSFP-DD電纜組件上傳輸56 Gb/s NRZ、矩形連接器傳輸112 Gb/s PAM 4脈沖信號(hào)、BiPass電纜運(yùn)行56 GB/s PAM 4速度，以及在56 Gb/s NRZ運(yùn)行新的NearStack雙軸電纜跳線器。

Molex還介紹了他們新的鏡面Mezz夾層連接器。它的雌雄同體設(shè)計(jì)便于裝配，同時(shí)提供高達(dá)56 Gb/s NRZ性能。

Samtec 繼續(xù)展出他們的板對(duì)板連接器,主要推送NOVARAY系列,傳輸速度能到56Gb/s NRZ / 112 Gb/s PAM4.

Samtec介紹了超高密度加速高清系列板對(duì)板連接器，這是一個(gè)四排，5毫米堆棧高度表面安裝連接器,額定傳輸速度為56 Gb/s PAM 4。強(qiáng)調(diào)他們繼續(xù)擴(kuò)展到高速背板市場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)演示運(yùn)行在30” PCB上四個(gè)端口運(yùn)行56 Gb/s PAM 4速度的ExaMAX背板連接器測(cè)試.大型模型機(jī)架展示了Samtec可提供許多銅和光纖系統(tǒng)包裝選項(xiàng)。

TE Connectivity 展位的特點(diǎn)是擴(kuò)大了額定值為56 Gb/s PAM 4的條型2.0連接器系列。這種通用接口已經(jīng)被多個(gè)大公司采用，包括Cobo、Gen-Z和OpenCompute項(xiàng)目?，F(xiàn)場(chǎng)演示裝有條型QSFP連接器的超過4米的電纜運(yùn)行56 Gb/s PAM 4速度的狀況。另一演示是 STRADA背板連接器成功運(yùn)行在112 Gb/s PAM 4的速度。

在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口上TE繼續(xù)創(chuàng)新和完善。也認(rèn)識(shí)到熱管理是一個(gè)連接器設(shè)計(jì)的主要問題，TE展示了一個(gè)機(jī)架仿真器，它的面板裝滿了MicroQSFP連接器，進(jìn)行12.8TB的數(shù)據(jù)傳輸。與傳統(tǒng)的前到后冷卻不同，這種連接器使用了改進(jìn)后的籠內(nèi)散熱器來實(shí)現(xiàn)側(cè)對(duì)側(cè)冷卻。

Amphenol, Molex, and TE Connectivity 都在展位上推廣線纜背板連接器，但供應(yīng)商正在突出所有的品種，包括底板、中面、中平面、直角中平面和線纜等。在這些大系統(tǒng)中，線纜背板仍然是一個(gè)昂貴的選項(xiàng),

對(duì)c通道的需求是長(zhǎng)遠(yuǎn)的。短期內(nèi)，直角中平面連接器設(shè)計(jì)似乎是平衡電氣和力學(xué)性能的優(yōu)良設(shè)計(jì).

先進(jìn)的SerDes在實(shí)現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)速率方面所起的關(guān)鍵作用是顯而易見的，許多展位演示這方面的產(chǎn)品.

連接器行業(yè)的龍頭企業(yè)在一系列具有更高信號(hào)完整性、更快數(shù)據(jù)速率、更高信號(hào)密度和更好熱性能的先進(jìn)產(chǎn)品上,是很樂觀的.許多新的接口的產(chǎn)品不斷開發(fā)出來。光纖替代方案也已經(jīng)應(yīng)用.在選擇應(yīng)用程序時(shí)，特別是那些需要較長(zhǎng)距離、高帶寬和較小尺寸和重量的應(yīng)用，但最終選擇取決于符合系統(tǒng)要求和選擇產(chǎn)品的性價(jià)比. 2018年連接器和線纜行業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)上必將繼續(xù)高歌猛進(jìn)!