高速互連產(chǎn)品閃耀DesignCon 2019
2019-03-04 14:48:21 來(lái)源:嗶哥嗶特商務(wù)網(wǎng) 作者:Robert Hult?,編譯:深圳市連接器行業(yè)協(xié)會(huì) 李亦平 點(diǎn)擊:3722
作為全球最先進(jìn)芯片和板端技術(shù)的首要平臺(tái),DesignCon每年都會(huì)給人驚喜和眼前一亮的體會(huì),DesignCon 2019同樣如此。
DesignCon再次展示了為什么它已經(jīng)成為高性能芯片、PCB和系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師最受尊敬的會(huì)議和展覽。DesignCon 2019展示了在高速組件、信道模擬和測(cè)試能力方面的最新進(jìn)展,有175家供應(yīng)商參加了展覽會(huì)。對(duì)互連技術(shù)的研討和重視使這次會(huì)議獨(dú)一無(wú)二,今年它吸引了25家領(lǐng)先的連接器制造商和許多高性能的電纜組裝供應(yīng)商,許多展位展示了尖端數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨浮_@次會(huì)議的另一個(gè)標(biāo)志是涵蓋15個(gè)方面的廣泛的技術(shù)研討會(huì)議,以解決工程師在設(shè)計(jì)下一代電子設(shè)備時(shí)所面臨的問(wèn)題。幾次會(huì)議聚焦于56和112 Gb/s PAM 4數(shù)字電路的挑戰(zhàn)。
今年的活動(dòng)中最重要的收獲之一是得出銅互連產(chǎn)品將仍具有生命力的信息。即使行業(yè)推出超過(guò)100 Gb/s的通道銅互連產(chǎn)品仍有市場(chǎng)。PAM 4信令的采用使銅背板和I/O連接器能夠滿(mǎn)足未來(lái)幾代設(shè)備的信號(hào)完整性要求。這兩個(gè)類(lèi)別中的連接器繼續(xù)得到優(yōu)化。盡管在DesignCon 2019上發(fā)布了幾個(gè)新的連接器,但許多實(shí)地演示還是使用了現(xiàn)有的接口。
連接器公司的代表表示,目前大多數(shù)生產(chǎn)設(shè)備都使用10至15 GB/s范圍內(nèi)的通道。組件供應(yīng)商認(rèn)識(shí)到,接口必須能夠支持下一代速度,但不改變關(guān)鍵硬件。盡管112 Gb/s信道可能還需要數(shù)年時(shí)間,但現(xiàn)場(chǎng)演示清晰表明硬件在需要時(shí)是能夠支持這個(gè)級(jí)別的傳輸速度。
PAM 4的出現(xiàn)是設(shè)計(jì)下一代設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)之一。硅的不斷進(jìn)步是另一個(gè)原因。幾年前,連接器制造商發(fā)現(xiàn),接口和PCB上的每一個(gè)元件的調(diào)整已經(jīng)處于停滯,包括PCB材料、布板和連接器,以及雙軸電纜等,這些都對(duì)整個(gè)通道性能產(chǎn)生了重大影響。在信號(hào)處理方面的巨大進(jìn)步已被公認(rèn)為一種“魔法”。因此,連接器制造商已經(jīng)與一些先進(jìn)的SerDes和ASIC的制造商、高性能的PCB材料制造商、信號(hào)完整性專(zhuān)家以及電纜供應(yīng)商建立了戰(zhàn)略聯(lián)盟,以滿(mǎn)足高性能通道的要求。展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)演示可以看出許多連接器使用了來(lái)自Credo、InFi和Xilinx的芯片。成功的電路設(shè)計(jì)越來(lái)越傾向于集成化。
在回顧了許多高速通道演示之后,很明顯,即使是性能最高的PCB材料也存在損耗和失真,而這些損耗和失真推動(dòng)了將高速信號(hào)從PCB傳輸向銅軸電纜傳輸?shù)陌l(fā)展。這種電纜的阻抗、偏斜、串?dāng)_和反射等都得到更好的控制。Samtec在幾年前率先提出了這一概念,推出了他們的FireFly Micro Flyover 銅和光纖互連產(chǎn)品系列。這一概念現(xiàn)在正被許多其他國(guó)家采納。小尺寸、高密度、線(xiàn)對(duì)板連接器正隨著板端連接器,QSFP I/O或背板連接器的應(yīng)用激增而發(fā)展。
展會(huì)上的另一個(gè)趨勢(shì)是連接器制造商繼續(xù)通過(guò)收購(gòu)擴(kuò)大資源和產(chǎn)品供應(yīng)。開(kāi)發(fā)一個(gè)新的產(chǎn)品或服務(wù)可能是成本昂貴和耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有供應(yīng)商的收購(gòu),提供了立即進(jìn)入相關(guān)市場(chǎng)和獲得用戶(hù)認(rèn)可。這一趨勢(shì)在過(guò)去幾年中非常明顯,因?yàn)閹准疫B接器制造商已經(jīng)擴(kuò)大了他們對(duì)相關(guān)電子傳感器的業(yè)務(wù)。連接器供應(yīng)商正在轉(zhuǎn)向協(xié)同技術(shù),包括半導(dǎo)體和軟件。Molex最近收購(gòu)了Nallatech和BittWare,為計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)應(yīng)用提供FPGA加速器產(chǎn)品。Samtec將nMode加入到他們的電子封裝領(lǐng)域,以提高他們的2D、2.5D和3D設(shè)備封裝能力。TE Connectivity公司作出了一項(xiàng)重大承諾,即通過(guò)收購(gòu)測(cè)量專(zhuān)業(yè)公司,擴(kuò)大其在電子傳感器行業(yè)的參與程度。Amphenol最近購(gòu)買(mǎi)了ArdentConcepts,這是在壓縮接觸技術(shù)方面的投資。
主要連接器制造商的展位上有許多的高性能互連產(chǎn)品和精彩的現(xiàn)場(chǎng)演示。
Amphenol ICC展示了他們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的高速產(chǎn)品,包括PCB到SFP、QSFP和QSFP-DD I/O連接器等。
新的在一米長(zhǎng)的電纜上運(yùn)行112 Gb/s PAM 4的
純電纜背板仍然是一個(gè)適宜的應(yīng)用,尤其在相對(duì)較少的高端應(yīng)用中,在垂直中板和垂直直板上都可以繼續(xù)使用。AmphenICC建議在直角PCB上可以使用他們的Paladin垂直背板連接器,在使用不同屏蔽電纜處理超高速信號(hào)也可以使用。
Amphenol 繼續(xù)擴(kuò)大他們的薄型夾層連接器,新的M系列56連接器可以傳輸56 Gb/s 的NRZ。這種多功能連接器堆疊高度在4到15毫米范圍內(nèi)。
Molex展示了多種高速接口,包括新的MirrorMezz堆疊連接器。該陰陽(yáng)式夾層連接器的堆疊高度為2.5至11mm。
觸點(diǎn)可以加載使客戶(hù)更靈活配置,以支持單端和差動(dòng)信號(hào)以及功率分配等。
MirrorMezz連接器的擴(kuò)展已經(jīng)適用于終端到差動(dòng)電纜。指定的雙軸網(wǎng)格陣列(TGA),這種薄型,高密度的組裝可以提供112 Gb/s PAM 4通道。Molex認(rèn)為這種類(lèi)型的“波導(dǎo)互連”是通往224 Gb/s通道的可能途徑之一。
其他演示包括在56Gb/sPam4下運(yùn)行的QSFP-DD直連電纜組件和在112Gb/sPam4運(yùn)行的脈沖垂直直接電纜背板連接器。Molex還提供QSFP-DD電纜組件,在三米電纜組件上運(yùn)行400Gb/s以太網(wǎng)。
Molex展位還包括一個(gè)完全開(kāi)放的19機(jī)架,顯示了許多不同的互連應(yīng)用。
對(duì)熱問(wèn)題的擔(dān)憂(yōu)繼續(xù)困擾著這個(gè)行業(yè),因?yàn)楦叩乃俣韧鶎?dǎo)致電力需求的增加,產(chǎn)生更多的廢熱。系統(tǒng)封裝密度的增加使得熱管理更加困難。Molex演示服務(wù)器根據(jù)QSFP-DD連接器的方向來(lái)說(shuō)明熱效率的差異。
Samtec繼續(xù)擴(kuò)大了高性能板對(duì)板和板對(duì)線(xiàn)連接器系列,這同樣令人印象深刻,NovaRay是一種極高密度的堆疊連接器,額定速度為56 Gb/s NRZ,允許單個(gè)連接器傳導(dǎo)9路IEEE 400 Gb/s。這個(gè)接口已經(jīng)在內(nèi)部電纜上使用?,F(xiàn)場(chǎng)演示在一個(gè)配置QSFP 28連接器的一米長(zhǎng)線(xiàn)纜連接到垂直的NovaRay上如何運(yùn)行112 Gb/s PAM 4。
另一個(gè)演示包括一個(gè)5米長(zhǎng)的ExaMAX電纜背板組件,如何運(yùn)行56 Gb/s PAM 4。
Samtec還提供了一個(gè)開(kāi)放式底盤(pán)活動(dòng)產(chǎn)品演示器,在各種連接器上運(yùn)行56 Gb/s NRZ,包括加速器、ExaMAX背板、QSFP 28 I/O和天橋電纜等。
為了解決熱問(wèn)題,特別是在超級(jí)計(jì)算機(jī)和未來(lái)的量子計(jì)算應(yīng)用中,Samtec還演示了一種適用于3M氟惰性液體中的28 GB/s NRZ FireFly連接器。
TE展臺(tái)同樣有多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)演示,包括裝有OSFP 112 Gb/s PAM 4的超過(guò)兩米的直接連接銅電纜,每個(gè)連接器的總?cè)萘窟_(dá)到896 Gb/s。
條形連接器的規(guī)范在繼續(xù)擴(kuò)大。包括GEN-Z、EDSFF、COBO和OpenCompute等?,F(xiàn)在的配置包括垂直、直角、跨架和正交等。
TE展臺(tái)還提供了幾個(gè)應(yīng)對(duì)下一代挑戰(zhàn)的新概念。一個(gè)配有大型LGA插座的展示板,上面還有一系列中板光學(xué)收發(fā)器,這些收發(fā)器可以將電信號(hào)從處理器轉(zhuǎn)換到通向面板的光鏈路。
另一個(gè)LGA插座將能夠支持多達(dá)10,000個(gè)接觸點(diǎn)。
認(rèn)識(shí)到在控制箱內(nèi)溫度方面的挑戰(zhàn),TE演示了一種增強(qiáng)的QSFP-DD散熱器,使安全操作可達(dá)15瓦。他們還展示了一個(gè)由四個(gè)QSFP連接器和一個(gè)集成的液體冷卻散熱器組成的模塊。
Hirose展示了其不斷擴(kuò)大的高速夾層連接器的組合,包括IT3、5、8、9和11系列以及FH系列低檔柔性薄膜連接器。他們還展示了他們的額定參數(shù)在40 GHz的SMP微型同軸連接器。
將銅纜連接盡可能接近SerDes或ASIC是一種發(fā)展趨勢(shì)。I-PEX專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)密度極高、速度極快、線(xiàn)路板對(duì)板的連接器,該連接器足夠薄,可以安裝在大型散熱片下,通過(guò)損耗的PCB材料來(lái)減少信號(hào)路徑。
開(kāi)發(fā)更多可插拔I/O連接器的競(jìng)爭(zhēng)似乎正在減弱。許多電纜組裝制造商通過(guò)配置QSFP來(lái)推廣全系列的SFP。例如,立訊精密的展臺(tái)有QSFP 56和QSFP-DD直接連接有源光纜、SFP-DD銅電纜和用于PCIe GEN 3、4和5種應(yīng)用的薄型SLIMSAS電纜和PCB連接器等。這些接口應(yīng)用市場(chǎng)潛力巨大。
5G網(wǎng)絡(luò)將在世界各地興起,有幾家公司推出了新的接口,包括天線(xiàn)、微型同軸連接器以及用于中央辦公、云和數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的組件等。如何使高端界面適應(yīng)于對(duì)成本有限制的商用市場(chǎng)是一個(gè)挑戰(zhàn)。5G這一新的市場(chǎng)潛力被視為至少在未來(lái)五年內(nèi)連接器行業(yè)的巨大增長(zhǎng)動(dòng)力。Samtec已經(jīng)為5G應(yīng)用提供了解決方案,而TE有一份優(yōu)秀的5G白皮書(shū)“5G時(shí)代的大規(guī)模連接”。
從DesignCon 2019年得出的最有趣的觀(guān)察結(jié)果之一是,人們對(duì)何時(shí)可能需要光纖鏈路的期望值發(fā)生了變化。與去年相比,當(dāng)時(shí)大多數(shù)連接器代表表示,112 Gb/s PAM 4是銅通道的實(shí)際極限,今年的意見(jiàn)更傾向于224 Gb/s。很少有人會(huì)猜測(cè)這將如何實(shí)現(xiàn),但也許先進(jìn)的硅、新的互連結(jié)構(gòu)和PAM 8信號(hào)的結(jié)合可能會(huì)提供一條途徑。
歸結(jié)起來(lái),高速互連產(chǎn)品無(wú)疑是DesignCon 2019上耀眼的明星,我們更期待DesignCon 2020會(huì)帶來(lái)更多革命性的連接器產(chǎn)品和技術(shù)。
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