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适合更高速互连的新型连接器 |
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作者： 来源：电子工程专辑 |
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在为下一代电信和数据联网设备开发可支持10Gbps和更高数据速率的互连系统时，连接器制造商必须对电气方面和机械方面的许多设计变量加以考虑。
即使互连仅仅是整个通道的一小部分，当通道的数据传送速率达到10Gbps或更高时，确保互连部分不会成为整个设计的瓶颈也是供应商们非常重视的问题。部分开发工作需要芯片制造商、材料供应商及印刷电路板制造商和装配商共同协作。
“为弄清设计这样的通道应采取的步骤和设计方法学，我们花费了许多时间与PCB制造和装配公司进行沟通。”Molex公司背板产品新品开发经理Brian Hauge表示，“我们考察的因素包括线路的宽度和间距、芯片和硅技术的类型、PCB材料类型和通道长度。”
“最基本的要求是保证我们的连接器不会带来严重的损耗，最重要的要求是不会导致电气中断。”Hauge指出，“我们尽可能实现最佳的阻抗匹配，以避免连接器带来损耗和向通道中聚集大量噪声。”
最后，Hauge补充道，“为了向用户提供能够以10Gbps或更高速率运行的方案，我们一直试图在性能和密度之间寻求平衡。”
图：Molex公司的Impact背板连接器系统把速度和密度的极限分别提高到20Gbps和每英寸80对差分线
Molex公司及其它连接器制造商通常提供信号分析和系统级的机械容差分析。信号分析考虑通道长度、PCB材料、线路宽度和间距、板厚度、信号数量和是否存在反钻过孔等因素，以便确定在以10或12Gbps的速度运行的通道中使用该连接器时用户有多大的裕度。提供机械容差分析的目的是保证连接器系统的机械鲁棒性。
尽管目前大多数应用系统仍在3到6.25Gbps之间运行，但领先的背板连接器制造商如Amphenol、Molex和Tyco Electronics等都已提供10到12Gbps的连接器、以及20Gbps及以上的产品，而且，它们已经把目光投向固有数据速率为100Gbps的产品。
10Gbps连接器代表市场在短期内的主流趋势。尽管该市场仍未起飞，但其潜力已促使Tyco和其它高速背板连接器制造商提供能满足系统未来升级的产品，这也是用户非常关注的一个问题，Tyco公司高速背板连接器产品经理Bob Hnatuck指出。
尽管市场上目前还未出现20Gbps的芯片，但凭借Gb以太网联盟的努力，20Gbps在市场上已经获得一些发展动力。该组织已经在定义100Gb以太网标准，该标准很有可能依靠固有速率为20或25Gbps的差分线来达到该速率。这意味着可通过四组25Gbps或5组20Gbps来实现一个100Gbps的通道。
目前，几种兼顾未来升级能力的背板连接器系统已经批量供货。去年，Molex公司发布了其面向10Gbps或以下应用的I-Trac系统。该产品的引脚开放型(open-pin-field)设计意味着任何一个引脚都可用作信号线、地线或低功率线，因而可得到非常灵活的方案，Hauge说。
采用了宽边耦合和歪斜补偿的I-Trac系统能够处理最高达12.5Gbps或更高的速率。该公司指出，相对其它背板产品，该产品有阻抗控制性能更好、串扰较低且总带宽较高等优点。I-Trac适用于服务器、存储器、电信和数据联网应用中的标准型和正交型架构。
I-Trac系统还具有一种节省成本的特性，它支持4迹(quad-trace)布线技术，该技术能够减少PCB层数进而降低成本。另外，利用其正交能力，甚至还可以更大幅度地减少PCB的中间层。在正交架构中，I-Trac系统可通过共享过孔完全消除电路板走线。
在前不久的DesignCon 2008展会上，Tyco公司推出了可运行在10到12.5Gbps之间的高速高密度Z-Pack TinMan背板连接器系统。该连接器已经使整个背板上达到了10Gbps性能、并符合10 Gbase-KR电气要求。
由于在每个排针阵列中的放置了接地触点、并采用了独特的引线框布局和插座侧地线屏蔽，Z-Pack TinMan也具有串扰低和吞吐率高的优点。该产品的双接触点配合接口与PCB兼容的引脚接口保证了连接的可靠性。
“无论何时，如果数据速率或速度突然增加，一些连接器参数就会表现出特殊的重要性。” Hnatuck指出，“最重要的是串扰或电气噪声。一般来说，在速度较高时能更好的观察到连接器的串扰特性、吞吐能力和阻抗匹配的作用。”
为满足需要为下一代系统考虑可能方案的设备设计者的需求，该公司已经提供了多种模块形式和尺寸的TinMan连接器。
Amphenol TCS公司之前推出的eHSD连接器是VHDM-HSD平台的升级产品，串扰较低且数据速率可升级到10Gbps以上。5排引脚款的eHSD连接器符合为实现10Gbps串行通讯而最新制订的IEEE 802.3ap v3.2 10GBase-KR标准。它与VHDM-HSD平台向下兼容，可用于把现有系统升级到10Gbps或更高。
这种带有屏蔽的、高密度、高速压配式连接器系统针对差分线架构进行了优化。据称，该连接器最大可把串扰降低10dB，在10GHz运行时的插入损失低于2dB。eHSD平台包括5排和8排两种版本，密度为每线性英寸内25-38对差分线(每10毫米内10-15对差分线)，并带有可选的功率和设计指南。
对于大多数高速系统，设计者可以使用eHSD连接器来延长现有设计的寿命，无需进行高成本的重新设计就可升级到更高速度。
Molex公司也已为开发20Gbps系统投入资金。该公司最近推出了被称为Impact的高速高密度背板连接器，它的速度比I-Trac高一倍，密度更是被大幅度地提高到每线性英寸80对差分线。
Impact连接器系统数据速率超过20Gbps，在传统的背板和中间层架构方面，它针对未来的系统升级提供了很大的通道性能裕度。
该设计利用了Molex公司在兼容引脚连接技术方面的开发成果。Impact连接器的引脚尺寸较小，同I-Trac相比，其直径从0.018英寸减为0.0145英寸、长度从2毫米减为1.2毫米。不过，为了适应不同厚度的背板，该公司提供上述两种尺寸的Impact系统。
Impact系统现在有3、4、5、6线对的版本，并提供多种相关设计指南和功率解决方案。Tyco公司是Impact系统的第二货源供应商。
去年，Amphenol TCS公司推出了可支持20Gbps及以上速率的Xcede连接器平台。据Amphenol公司声称，Xcede是目前密度最高的差分连接器，密度最高可达每线性英寸82对差分线。该平台支持从两对(每英寸27.5对差分线)到6对(每英寸82对差分线)的版本、以及完整的功率方案和设计指南。(end)
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(投稿)
(6/2/2008) |
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