高速连接器的这些趋势,你GET到了吗?

来源:一博科技     时间:2018-3-16

作者:高速先生团队


高速背板连接器

一年一度的慕尼黑电子展,针对高速信号的讨论,除了芯片的能力外,后端系统工程师最关注的还是通道的性能,必然绕不开连接器,也是本届展会最热门的领域之一。不仅E6馆里面连接器巨头云集,还特别搭建了一个T1馆,单独设置为连接器展区。


本次连接器领域的巨头基本到齐了, Amphenol、TE、Molex,Samtec,Rosenberger等公司都是高调参展,展位面积一个比一个大,从中可以看出这个行业的利润是非常丰厚的。


先看看各个展商的情况,这里就不一一列举展位号和面积了,我们只看技术^-^


笔者第一个参观的展台就是Amphenol,当然就是奔着Paladin去的啦。112GB/s的性能那是业内认可的标杆,高速先生也打算近期对Paladin进行性能实测,积累第一手的应用数据。


在Amphenol的展台上,还能看到PCIe Gen5和DDR5的连接器,DesignCon里面都很难看到这两位的身影,居然在慕尼黑电子展高调亮相,这是什么情况呢?

当然,PCIe Gen4在时隔7年才千呼万唤始出来的情况下,一出来就有很多声音表示已经跟不上时代的要求了,那么在很短时间内推出PCIe Gen5也就可以理解了。至于DDR5,也是一个比较纠结的领域吧,后面DDR4的应用都没有完全推到最高速率,然后又有HBM等其他技术的围追堵截,DDR5的命运会如何,我们拭目以待。


当然也不会少了近期的大热门QSFP-DD的身影,400G应用不可或缺的大将。QSFP-DD的线缆及连接器都是本次展会高速领域的主角了。

接着就去参观TE的展台,不过说实话,仅从高速领域来说,TE的展台还是让笔者比较失望的。首先是只有小小的一块地方展示高速连接器,并且也没有看到什么新东西,唱主角的还是Whisper和QSFP+。TE现在主推的是汽车电子的连接器,这一块应该是销量大利润高,所以TE现在是最财大气粗,商业上最为成功的连接器公司。


单纯技术方面来说,反倒是Samtec给了我很多惊喜,他们主推Fire Fly的连接方式可能会成为今后系统互连的主流,毕竟PCB板内高速互连的挑战越来越大,技术能否突破还是未知数。同时他们也推出了Z-Ray的Interposer技术,估计也能把准技术的脉络走向。

说起连接器,当然不能忘了Molex,也是本次高速先生重点关注的展商,特别约了他们来自台北的技术专家黄渝详经理进行了专访。黄经理重点介绍了QSFP DD的技术,指出在和普通QSFP连接器一样的大小(占地面积)的情况下,QSFP DD的带宽达到了400G,相应的功耗也会变大,设计难度相应增加。


黄经理同时介绍Impulse的连接器,指出连接器的密度是很重要的指标,需要在多大的面积上实现128对差分线的传输,是选型中非常重要的考量点。


针对现在比较热的Fly over技术,黄经理认为系统构架的延续性也是非常重要的一个目标,最佳的解决方案是现有系统构架的平滑升级。


高速先生谈连接器技术

目前应用于25G信号的主流背板连接器型号有Amphenol的ExaMAX、XCede,TE 的Whisper,Molex的Impel、Impel plus,这些连接器已经在背板系统应用得非常广泛了。


56G应用的到来,连接器要适用于更高的速率、不同的编码方式,有很多方面需要提升:


对于PAM4信号,由传统的NRZ双电平单眼图,变成了四电平三眼图,每个眼图的眼高只有1/3了,对于串扰的容忍度降低。这就要求连接器在降低插损的条件下,还必须做到更低的串扰。如果是56G的NRZ信号,需要做到更宽的频段内都是低损耗和低串扰。


在阻抗方面,连接器往往会写出其标称阻抗值,比如有90ohm的、92ohm的、95ohm的,但阻抗波动性并没有做到非常好,比如标称值90ohm,实际阻抗值可能是在84ohm~92ohm间反复震荡。阻抗方面,除了连接器自身的阻抗外,还有一项阻抗由连接器直接决定,就是过孔的阻抗。连接器pin的尺寸,作用到PCB上,就是过孔的PTH(完成孔径),目前不同的连接器,其信号pin要求的PTH差异比较大,有0.3mm、0.36mm、0.37mm,甚至有0.45mm的,在相同板材的情况下,PTH越大,过孔的阻抗越低,这会造成系统链路的回损会更差,而且很难通过反焊盘的优化将过孔阻抗提升到理想值。所以连接器的阻抗不能和系统阻抗相差太大,且阻抗波动要减小,PTH在满足压接强度的情况下尽可能小。


速率越来越高,对于无源通道的要求越来越高,连接器也越来越难做,未来可能就会连接器、背板一体化,采用Cable assembly的方式将连接器、背板集成。也可能会用光纤替代背板,采用module +光纤的方式,不过对于要在单位面积上实现大容量传输的情况,module+光纤的方式可能有所不足。


最后,用Rosenberger展台的变形金刚来做结尾,更高速的时代已经到了,未来会怎样,大家走着瞧……



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