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连接器创新方案解决板端I/O带宽传输速度瓶颈

出处:电子发烧友网 发布于:2018-03-27 15:14:25 | 491 次阅读

数据处理器和SerDes的数据传输速度继续猛增,对安装在面板上的I/O连接器性能要求与日俱增。I/O面板很快就会成为一个限制通信和减缓系统运行速度的瓶颈。计算机及其用户都讨厌传输速度太慢浪费宝贵的时间。

目前一种解决方案是不断研发新的可插拔I/O连接器,包括SFP、QSFP、MicroQSFP、QSFP-DD和OSFP。每次迭代都提供了比上次更高的数据传输速度,同时占用了更少的面板空间。新的OSFP架构在每条1RU线卡上可提供高达32 400 Gb/s的端口,使每个接口位的流量能到12.8Tb/s。更小尺寸双密度QSFP模块能36个组合在一起,总流量可到14.4Tb/s。这些高密度连接器比目前的市场需求领先一点,但下一代服务器可能正在寻找在1RU面板上传输15 TB数据的能力。通过多个高密度电缆组件传输这么大流量数据至少会带来两个挑战。

第一,将所有连接器密集安装在如此小的地方,将导致大量的热量积累。在一个完整配置的面板中,连接器会堆叠,甚至在中心位成排安装,这很难确保冷却气流能够在每个模块中充分循环。增加冷却风扇可以有助散热,但也限制面板连接器的密度。标准接口的规格和设计会尽量减少功耗,但挑战依然存在。系统设计者必须仔细平衡所有的性能,包括总数据流量、面板密度、功耗、冷却方式和范围,当然还有成本。

其次,随着数据传输速度的不断提高,装有I/O连接器电缆中铜线的标准也必须提高。较长的电缆需要更大的导体,从而尽量减少衰减。像AWG 24号线的导体的屏蔽也会造成大的制造问题。大型导体使电缆变得坚硬和笨重;这对于数百个级电缆组件联结时变得很困难。采用积极的互连技术如装有 Spectra7平衡芯片的“Gauge Changer?”技术。可以允许使用24号的导体,这在最近的DesignCon 2018 Expo展览会上得到证实。使用有源光缆是缩小外部电缆组件尺寸的另一种解决方案。

另一种选择是在PCB上的使用光学收发器。它具备几个优势,包括:

收发器模块可装在与处理器或SerDes很近的位置,从而最小化铜迹损耗和失真。将这些高速信号从PCB上移开,可以简化板的设计,提高信号的完整性,并减少对更昂贵的层压板材的需求。

第二,一旦转换为光信号,信号就不受EMI干扰。光纤可通过MT、MTP或MXC型舱壁连接器来连接。这些连接器尺寸小,可以安装更多的连接器安装在面板上,使单位面积的总数据流量更高。

将光收发器安装在离PCB边缘远点的地方,可以减少面板上的热集中,使热负荷降到最低。

Samtec是最早开发用于箱内光收发模块的连接器制造商之一。他们的萤火虫微型天桥系统即适合铜线也适合光纤收发器

几年前,FCI电子公司(现在已被AmphenicICC收购)、Molex和TE Connecvity推出有竞争力的12&mes;25 GB全双工中板光学收发器。大约一年之内,Molex和TE Connecvity都悄悄地撤回了他们的收发器,理由是缺乏市场需求和管理标准。

今天,AmphenICC 板端收发器,以及Finisar 25g板端光学组件和Luctera 8 X 26 GB收发器,仍然是目前这一市场上为数不多的连接器。

然而,板端光学收发器仍然需要新的发展.。以色列的DustPhotonics公司预计将在OFC 2018会议上推出一款8&mes;56 GB的板端收发器,该收发器使用了QSFP-DD连接器。

所有这些模块都是很专业的设计,业界都十分关注这些设计。

这个市场的行业标准正在得到解决,COBO(板端光学联合会)在OFC会议上发布对中板的光模块以及相关的连接器的规格。其目的是提供一个开放标准,随着云数据中心的扩大使市场在互连方案更有序。尽管光学收发器技术,无论是短距离还是长距离传输,光学收发器技术都能满足,但COBO似乎更侧重于长距离的应用。

当OEM厂家需要在每平方毫米上需要另一层级TB传输流量时,板端光学收发器也许能满足需求。除了具备显著的信号密度优势外,每个信道的功耗也显著降低。

采用COBO标准的新的光学收发器是否会冲击现有的长距离CDFP和CFP8技术,这个还不是很明朗。由于业界下一代设备的目标是装配400 Gb端口,采用先进的I/O互连技术是赢得胜利的关键。(感谢原文作者:Robert Hult   编译:深圳市连接器行业协会 李亦平

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