2018年互連方案設(shè)計展望

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

2018年連接方案設(shè)計展在陽光明媚的海灣地區(qū)召開，這似乎是與會者心情的完美匹配。這次設(shè)計展有14個會議主題,包括了超過100次技術(shù)專題，以及一個為期兩天的展覽，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)計工程師們積極參與設(shè)計展的各項會議。許多技術(shù)專題座無虛席，涉及范圍從測量高速PAM 4通道的信號完整性到先進(jìn)的建模和仿真技術(shù)。DesignCon的獨特之處在于，超過32家連接器和電纜組裝制造商選擇參加本次展會，至少比去年多了7家。

連接器設(shè)計在短短的一年中取得讓人吃驚的進(jìn)步。堅持認(rèn)為銅在高速通道的高精密連接器中會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，展會上的轟動事件是利用PAM 4信號技術(shù)實現(xiàn)56 Gb/s信道的傳輸。

今年，多個連接器供應(yīng)商現(xiàn)場演示了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)計人員保證，有確定的辦法來解決傳輸?shù)纳?，而不需要對互連解決方案進(jìn)行大規(guī)模更改。

在板對板、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，以避免在印刷電路板的銅線中運行高速信號時所帶來的衰減和雜訊。他們應(yīng)該對這個做法進(jìn)行版權(quán)保護(hù)，因為目前這個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在市場中的競爭而發(fā)展。電纜組件供應(yīng)商基本都能提供這些連接器。因為他們也不清楚哪一種將是長期最終的選擇。

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)用中使用銅電纜會帶來一些問題，因為數(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。利用其獨特的信號調(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)開始對下一代系統(tǒng)設(shè)計施加更大的影響。幾家連接器制造商擔(dān)心，隨著通用組件利潤的降低,系統(tǒng)中關(guān)鍵互連部件的知識產(chǎn)權(quán)有可能分配給低成本供應(yīng)商。Open19基金會采取了一種有點不同的方法，他只定義了配套界面的機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)的競爭標(biāo)準(zhǔn)。在許多人認(rèn)為開發(fā)周期過長之后，于2017年末發(fā)布了PCIEe4.0標(biāo)準(zhǔn)。這個相對延后發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)為新的競爭者帶來了機會。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，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介紹Chameleon系列，特點是從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展位包括多個現(xiàn)場演示，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、BiPass電纜運行56 GB/s PAM 4速度，以及在56 Gb/s NRZ運行新的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)計便于裝配，同時提供高達(dá)56 Gb/s NRZ性能。

Samtec 繼續(xù)展出他們的板對板連接器,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板連接器，這是一個四排，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。強調(diào)他們繼續(xù)擴(kuò)展到高速背板市場，現(xiàn)場演示運行在30” PCB上四個端口運行56 Gb/s PAM 4速度的ExaMAX背板連接器測試.大型模型機架展示了Samtec可提供許多銅和光纖系統(tǒng)包裝選項。

TE Connectivity 展位的特點是擴(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)被多個大公司采用，包括Cobo、Gen-Z和OpenCompute項目。現(xiàn)場演示裝有條型QSFP連接器的超過4米的電纜運行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)識到熱管理是一個連接器設(shè)計的主要問題，TE展示了一個機架仿真器，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)散熱器來實現(xiàn)側(cè)對側(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昂貴的選項,

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

先進(jìn)的SerDes在實現(xiàn)不斷增長的數(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完整性、更快數(shù)據(jù)速率、更高信號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，特別是那些需要較長距離、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)品的性價比. 2018年連接器和線纜行業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計上必將繼續(xù)高歌猛進(jìn)!