工藝加持下的背板連接器有怎樣的高傳輸速率

高速、高密無疑是背板連接器發(fā)展的重要方向，而高速與高密之間，存在著不可避免地相互制約的關(guān)系，接口密度越高信號(hào)間的串?dāng)_風(fēng)險(xiǎn)一定會(huì)隨之變大，最高信號(hào)速率難免就會(huì)受到束縛，所以如何在二者中取舍平衡，既能實(shí)現(xiàn)高速，又能實(shí)現(xiàn)高密，找到應(yīng)用場(chǎng)景下這個(gè)最契合的平衡點(diǎn)是一大難點(diǎn)。

可以預(yù)見的是，隨著數(shù)據(jù)中心，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和高性能計(jì)算市場(chǎng)的高性能/低功耗半導(dǎo)體芯片組的激增，高速背板連接器這種基礎(chǔ)設(shè)施開始了大幅增長(zhǎng)。高速背板連接器類似“橋梁”的作用必須實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定、低損耗、高保真的傳輸，才能保證高端存儲(chǔ)設(shè)備以及高性能的服務(wù)器完整功能的正常發(fā)揮。

高速信號(hào)傳輸有多高？

一般來說，目前高速背板連接器的數(shù)據(jù)傳輸速度分為三個(gè)檔次，28 Gbps，56 Gbps以及112 Gbps。在高速背板連接器56 Gbps以上的高端應(yīng)用領(lǐng)域，目前還是只有一些國(guó)際主流國(guó)際大廠能把握好超高速下連接器高密的平衡點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。目前國(guó)內(nèi)最高水平尚只能做到56 Gbps，在大多數(shù)情況下，56 Gbps的數(shù)據(jù)速率已經(jīng)足夠。

超高的數(shù)據(jù)速率只是高速背板連接器性能的一方面，如果在高端存儲(chǔ)設(shè)備以及高性能的服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)112 Gbps的連接，通常會(huì)在電纜母端集成高速背板連接器，另一端集成多種中板或 I/O 產(chǎn)品，繞過印刷電路板并最大限度地減少插入損耗和串?dāng)_現(xiàn)象。112Gbps速度的實(shí)現(xiàn)肯定會(huì)使觸點(diǎn)密度大幅增加，信號(hào)與信號(hào)間的距離大幅減少，信號(hào)間因?yàn)橄嗷?a href="http://www.wenjunhu.com/tags/耦合/" target="_blank">耦合而產(chǎn)生的串?dāng)_也會(huì)更嚴(yán)重。為了在超高速率下減少串?dāng)_，每一家高速背板連接器廠商都會(huì)有自己的應(yīng)對(duì)辦法。

（Paladin，Amphenol）

像Amphenol的Paladin技術(shù)在實(shí)現(xiàn)112Gbps超高速率的同時(shí)，表現(xiàn)出來的是超過40GHz的平穩(wěn)線性傳輸速率，這個(gè)平穩(wěn)線性度應(yīng)該是目前市場(chǎng)上最高的。這意味著Paladin該技術(shù)盡可能地將串?dāng)_降到了最低，保證了相當(dāng)一致的信號(hào)完整性。而且從超40GHz的平穩(wěn)線性傳輸速率也能夠看出，其對(duì)信號(hào)端子的短柱諧振抑制得很好，確保了速率的高也保障了速率的穩(wěn)。

高速背板連接背后的工藝加持

從設(shè)計(jì)上來說，高速背板連接器需要保證較高的設(shè)計(jì)靈活度以及較高的設(shè)計(jì)余量，保證可拓展性是其極具成本效應(yīng)的升級(jí)方式，不管是從25 Gbps擴(kuò)展至56 Gbps，還是從56 Gbps拓展到112Gbps。降低運(yùn)行噪聲、減少插入損耗低、減少斜切，這些都能給高速背板連接器提供設(shè)計(jì)靈活性和高設(shè)計(jì)余量。

（高速背板簡(jiǎn)化PCB設(shè)計(jì)，TE）

信號(hào)端子在高速差分對(duì)中水平排列可以實(shí)現(xiàn)零斜切，這不僅簡(jiǎn)化了電路板設(shè)計(jì)，還同時(shí)提高信號(hào)完整性，節(jié)省了相當(dāng)大一部分電路板空間。而且斜切的減少，減少了噪聲消除的相關(guān)工作，不依賴噪聲消除這個(gè)能力在高速連接應(yīng)用中是至關(guān)重要的。在保證靈活度上做得最好的可以參考TE的C形、360°接地設(shè)計(jì)。位于端子水平堆疊底部的有額外“獨(dú)立”的屏蔽以實(shí)現(xiàn)全面的屏蔽，即使接地端與信號(hào)端之間出現(xiàn)1.5mm未插接空間，也可維持電氣性能。這種360°的屏蔽也是維持信號(hào)完整裕度的一種辦法，而且充裕的電氣裕度提供了更高的PCB靈活性。

還有一種辦法就是構(gòu)建無中間平面PCB的開放式結(jié)構(gòu)，這種辦法在不刻意追求超高速率的情況下實(shí)現(xiàn)了目前最高的密度，可以達(dá)到2.00mm柱間距。

從電氣規(guī)格的角度來講，為了保證高速背板連接器的速率與可靠性，Power Sum FEXT最好低于－50dB；插入損耗是越小越好，不管是通過對(duì)信號(hào)束接口進(jìn)行改善，配置寬槳尖形頂端還是采用其他辦法，將插入損耗控制在1dB肯定會(huì)讓整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定型大大上升；為了保證高速傳輸下連接的電氣穩(wěn)定性，在整個(gè)連接器包括占用位置和插接接口上進(jìn)行共模阻抗控制是非常有必要的。

小結(jié)

高速背板連接器是針對(duì)終端高性能、高速率、高帶寬的系統(tǒng)需求而設(shè)計(jì)的，不管是其革命性的設(shè)計(jì)56Gbps驚人速度的傳輸數(shù)據(jù)，還是提供高達(dá)112Gbps充足的可擴(kuò)展性，大量增加的數(shù)據(jù)流量輸送和回程都會(huì)需要這種新興的高性能高速背板連接器的支持。