高速产品在DesignCon 2019上大放异彩

DesignCon大会永远不会辜负其作为最先进的芯片和电路板技术的顶级平台的声誉,DesignCon 2019也不例外。

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DesignCon再次证明了为什么它成为从事高性能芯片,PCB和系统设计的工程师最受推崇的会议和展览。DesignCon 2019在175个供应商的博览会地板上展示了高速组件,通道仿真和测试功能的最新进展。对互连技术的重视使本次会议独树一帜,今年吸引了25家领先的连接器制造商和许多高性能电缆组件供应商,并且许多展台都展示了尖端数据速率传输的现场演示。本次会议的另一个商标是广泛的技术会议时间表,分为15条轨道,这些轨道解决了工程师在设计下一代电子设备时面临的问题。一些会议集中讨论了56和112Gb / s PAM4数字电路的挑战。

今年的盛会最重要的收获之一是,即使业界将速度提高到100Gb / s以上,铜互连仍将继续保持良好状态。PAM4信号的采用使铜背板和I / O连接器能够满足下一代设备的信号完整性要求。这两类连接器都在继续进行优化,从而无需开发全新的连接器系列。尽管在DesignCon 2019上宣布了几个新的连接器,但许多现场演示都利用了现有接口。

连接器公司的代表指出,当今大多数生产设备都使用10至15Gb / s范围内的通道。组件供应商认识到接口必须能够支持下一代速度,而无需更改关键硬件。尽管可能需要数年的时间才能达到112Gb / s通道,但是能够证明一条清晰的迁移路径的动机是表明硬件可以在需要时支持这些速度。

PAM4的出现是设计下一代设备必不可少的使能技术之一。硅的持续发展是另一个。多年前,连接器制造商发现接口的微调已经达到平稳状态,电路中的每个元素(包括PCB材料,布局和连接器推出以及双轴电缆构造)都对整个通道产生了重大影响性能。烘焙到硅中的信号调理功能的巨大进步已被公认为提供了“魔术”,可以区分出高速信号中的噪音。因此,连接器制造商已与高级SerDes和ASIC的精选制造商,高性能PCB材料制造商,信号完整性专家,演示高端通道性能时的电缆供应商。许多连接器演示都使用了Credo,Inphi和Xilinx的芯片。成功的电路设计现在可以“合作”。

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在回顾了许多高速通道演示之后,很明显,即使是性能最高的PCB材料也伴随着损耗和失真,这正在推动将高速信号从PCB中取出并通过铜双轴电缆进行路由的趋势。阻抗,偏斜,串扰和反射可以得到更好的控制。Samtec几年前通过推出其FireFly Micro Flyover系列铜线和光纤互连件率先提出了这一概念。这个概念现在被许多其他人采用。扁平,高密度,可分离的电缆至PCB连接器正以远端端接扩展到PCB上的另一个位置,QSFP I / O或背板连接器而激增。

展会上的另一个趋势是连接器制造商不断努力通过收购来扩大资源和产品范围。新型产品或服务的内部开发可能既昂贵又耗时。收购现有供应商可立即进入并被确认为重要参与者。在过去的几年中,这种趋势已经很明显,因为一些连接器制造商大大扩展了他们对与连接器相关的电子传感器的涉猎。供应商正在进入协同技术,包括半导体和软件。莫仕最近收购了Nallatech和BittWare,以提供用于计算机,网络和存储应用的FPGA加速器产品。Samtec将nMode添加到其电子封装部门中,以提高其2D,2.5D和3D设备封装功能。TE Con​​nectivity收购了Measurement Specialties,为扩大在电子传感器行业的业务做出了重大承诺。安费诺(Amphenol)最近购买了Ardent Concepts,以访问其压缩触点产品组合。

主要的连接器制造商的展位上都有大量的高性能互连和现场演示。

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Amphenol ICC展示了他们不断增长的内部OverPass电缆产品线,包括PCB到SFP,QSFP和QSFP-DD I / O连接器。

新的LinkOVER压缩电缆连接器在一米的电缆上运行112 Gb / s PAM4,这是互连模块OverPass稳定版的最新成员。

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纯电缆背板仍然是一个利基应用,并且在相对较少的高端应用中很实用,而正交中板和正交直接配置仍在继续获得认可。Amphenol ICC建议使用其Paladin正交背板连接器的混合配置,该连接器集成了直角PCB触点以及接受处理最高速度信号的差分屏蔽电缆的功能。

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Amphenol继续扩大其薄型夹层连接器产品线,展示了以56Gb / s NRZ工作的新型M系列56连接器。这种多功能连接器的堆叠高度范围为4至15mm。

Molex具有各种高速接口,包括新的MirrorMezz堆栈连接器。这种两性夹层连接器的堆叠高度为2.5至11mm。

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可以加载触点以提供自定义配置,以支持单端和差分信号以及功率分配。

MirrorMezz连接器的扩展适用于端接差分电缆。这种薄型高密度组件被称为Twin-AX网格阵列(TGA),可以提供112Gb / s的PAM4通道。Molex认为这种类型的“波导互连”是通往224Gb / s通道的可能途径。
 
其他演示包括以56Gb / s PAM4运行的QSFP-DD直接连接电缆组件和以112Gb / s PAM4运行的Impulse正交正交直接电缆背板连接器。Molex还以其QSFP-DD电缆组件为特色,可通过三米电缆组件提供400Gb / s以太网。

Molex的展位包括一个完整的Open 19机架,展示了可用互连的多种变化。

对热量问题的担忧一直困扰着整个行业,因为更高的速度通常会导致功率需求增加,从而产生更多的废热。系统封装密度的增加使热管理更加困难。Molex演示服务器根据QSFP-DD连接器的方向说明了热效率的差异。

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Samtec继续扩展其令人印象深刻的高性能板对板和板对电缆连接器系列。NovaRay是一种额定为56Gb / s NRZ的极高密度堆叠连接器,允许单个连接器传导9个IEEE 400Gb / s通道。该接口已适应内部电缆配置,并在QSFP28的一米Flyover应用中得到了验证,该应用适用于运行112Gb / s PAM4的垂直NovaRay。

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另一个演示包括运行在56Gb / s PAM4上的五米ExaMAX电缆背板组件。

Samtec还以开放式机箱有源产品演示器为特色,该演示器具有56Gb / s NRZ,可通过各种连接器运行,包括AcceleRate,ExaMAX背板,QSFP28 I / O和跨线电缆。

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为了解决热量问题,特别是在超级计算机和未来量子计算应用中,Samtec展示了一种适用于浸入3M Fluorinert液体中的28Gb / s NRZ FireFly连接器。

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TE Con​​nectivity的展位进行了多次现场演示,包括在两米长的直接连接铜缆上的OSFP 112Gb / s PAM4,每个连接器的总速率为896Gb / s。

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Sliver连接器仍在不断扩大的规范列表中进行定义,包括Gen-Z,EDSFF,COBO和Open Compute。现在的配置包括垂直,直角,跨装和正交。

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TE展台还展示了多种开发理念,以应对下一代挑战。一块板上展示了一个大型LGA插座,该插座由一系列中板上的光收发器组成,这些收发器会将来自处理器的电信号转换为通向面板的光链路。

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另一个LGA插座将能够支持具有多达10,000个触点的设备。

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TE意识到控制箱中温度的挑战,因此展示了一种增强型QSFP-DD散热器,该散热器能够安全运行至15瓦。他们还展示了由四个QSFP连接器组成的模块,该模块具有集成的液冷散热器。

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Hirose展示了其扩展的高速夹层连接器产品组合,包括IT3、5、8、9和11系列以及FH系列薄型挠性薄膜连接器。他们还展示了其额定值为40Ghz的SMP微型同轴电缆连接器。

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使铜电缆链接尽可能靠近SerDes或ASIC的面积的能力正在发展。I-PEX专门从事密度极高的高速电缆至板连接器,其外形尺寸足够小以适合大型散热器,从而减少了通过有损PCB材料的信号路径。

开发更多可插拔I / O连接器的竞赛似乎正在逐渐停止。许多电缆组装制造商通过OSFP配置推广了完整的SFP系列。例如,Luxshare ICT展台设有适用于PCIe Gen 3、4和5的QSFP56和QSFP-DD直接连接有源光缆,SFP-DD铜缆,薄型SLIMSAS电缆和PCB连接器。这些接口中的每一个都在寻找大量的长期应用。

几家公司推出了新的接口,以期出现随处可见的5G网络,包括天线,超小型同轴连接器以及中心办公室,云和数据中心基础架构中使用的组件。挑战将是如何使高端接口适应大批量商业应用的成本限制。这种新的市场潜力至少在未来五年内被视为连接器行业的增长动力。Samtec已经为5G应用制定了解决方案指南,而TE拥有出色的5G白皮书“ 5G时代的大规模连接”。

DesignCon 2019发表的最有趣的观察之一是对何时可能需要光纤链路的期望发生了变化。与去年相比,当主要连接器代表指出112Gb / s PAM4是铜通道的实际限制时,这是一个重大转变,今年的意见更多地倾向于实现224Gb / s通道。很少有人会猜测如何实现这一目标,但也许先进硅片,新的互连结构和PAM8信令的结合可能会提供一条路径。
 
【摘自Bishop杂志,作者: Robert Hult,February 12, 2019】
 

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