不光芯片,连接器还需要加油!

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.

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☞美国著名厂商:molex(美国莫莱克斯)、AMP/tyco(美国安普/泰科)、amphenol(美 1 美国公司,安费诺)、 samtec(美国申泰).

■美国莫莱克斯,军工背景企业,在军工,航天,航空,通信方面非常有名.

■AMP/tyco(美国安普/泰科),做端子,胶壳起家的,故现在在中国大陆卖得最多的还是端子胶壳,是消费类电子连接器的世界老大.

■通信连接器市Amphenol竞争力是龙头老大的地位.

■FCI/BERG 连接器老四,又叫法马通,去年被美国安费诺财团收购.

■Samtec 最有名的是板对板产品(排针,排母等).

来自台湾的线缆行业前辈李总的分享和分析:

☞当我们说到互联网,哪我们就不可避免的要提到交换机,比如说,华为和中兴的交换机,我们说到交换机,那一定又要谈到伺服器,这个伺服器的厂商目前主要就是华三,浪潮,曙光,这几家公司为主的,当我们讲到伺服器,我们当然就不能遗漏了资料储存,那我们都知道,交换机,伺服器跟资料储存他们相互连接的部分,都是高速线缆,是现在除了线缆以外呢,还有IO的连接器,当然都是高速的;最后呢,更重要的是;背板连接器;背面连接器,现在在中国大陆及格的厂商,我说华为目前认可的产商;也只有两家;这个市场够不够大一目了然.

☞交换机+伺服器+资料存储系统这三个部分在互联网里面是连在一起的,互联网最大的表现就是5G,未来可能有更高到6G,7G,8G等!

☞互联网的速度绝对将越来越高,当它越来越高以后,周边的配套速度将也会越来越高,目前看到的需求是USB3.2的20G,thunderbolt从40G到60G,,其实目前铜线的市场不会被完全替代,只是应用越来越短而已!光纤的应用市场场合会越来越多!

过去二十年,高速信号和电源连接器经历了非比寻常的转变. 工业标准2mm背板连接器主要被设计用在不高于1G频率的场合. 对于更高的频率, 允许一定串扰水平的环境, 可通过增加专用的地线pin来实现,但pin数的增加使得成本急剧增加,产品变得很笨重,随着差分技术的快速导入,触发新一代高速连接器的高速膨胀,差分技术高速连接器的特点是,将地线层溶入到连接器内部,改善噪声隔离,提高信号密度.

安费诺的TCS VHDM HSD和泰科电子的Z-Pack HM-Zd高频连接器将带宽扩到3.125Gb/s;法码通(FCI) AirMax VS 高频连接器把空气用作绝缘介质,将端子错位,取消内部屏蔽, 给高频连接器领域带来不小的轰动. 连接器是否要屏蔽至今还争论不休,故这个领域的连接器厂商提供带屏蔽和不带屏蔽的产品给客户选择. 随着客户对传输速度的要求越来越高,连接器供应商不断优化微调他们的产品, 调整的内容有:采用软干涉(compliant pin)连接电路板技术(电路板的孔可以做得更小); 用定制的塑胶来补偿信号倾斜(Skew); 推荐在电路板扩孔(counterbore). 半导体技术的发展(尤其是preemphasis&equalization), 使连接器厂商能够展示他们更高频率的产品.

背板连接器市场经历了新界面暴增时代,这些新界面连接器是为了迎接新一代应用的竞争而准备. 在这个领域主要有4个厂商: Amphenol TCS, FCI, Molex, Tyco Electronics. 他们均能供应20Gb/s的连接器.

目前几乎没有量产的领域要求这么高的传输速度,但是这种高性能的连接器却给了未来系统更新的空间,对系统设计者很有吸引力,高速背板连接器是新系统硬件的至关重要零件,一旦在系统设计阶段被选上, 很可能无法用别家的连接器替换. 因为在10Gb/s以上工作频率,若连接器的内部结构不同,传输性能会大不一样. 有鉴于此,设备厂商与他们主要连接器供应商达成协议,要求连接器供应商共享设计和生产方面的知识产权,在设计和生产上具备足够的一致性以保证界面的互换性及高速传输的兼容性. 这种要求连接器供应商之间共赏连接器技术的做法是史上少见的,创了历史先河,很可能是未来连接器产业的发展趋势.

材料和产品结构技术的发展拓宽了电缆组件的带宽和提高电缆组件的传输速度. 采用被动和主动的信号调理(signal conditioning)技术,铜件电缆能够提供速度高于10Gb/s距离高达24米性价比优越的方案.

当铜件连接器接近它本身固有的极限时,带宽几乎不受限的光纤连接器被认为将取代铜件连接器. 然而铜件连接器的极限不断被延伸的事实一次又一次令光纤零件供应商失望. 尽管如此,光电转换器的价格不断下降及带宽不断增加必定会使光纤连接器在I/O, 甚至背板领域成为铜件连接器的有力竞争者, 但恐怕没有人能准确预计具体什么时候出现这种情景. 近年来,电缆密度高的数据中心和服务器群场合使系统设计者考虑到光纤线缆的尺寸大小和重量优势.

所有带宽的增加都会导致更大功率消耗, 一个简单的处理器的功率就有100瓦,自1995年起,功率一直在增加, 虽然大家认识到问题的严重性,功率增加的速度在减缓,但从系统面来看,功率还是一直增加.

曾经有些年,电源连接器生存在较小的利基市场. 大部分主要的连接器厂商供应标准的电源连接器,而少数几个供应商则完全专注于这个连接器领域. 这个时期的电源连接器的主要特点是,个头很大,应用欠灵活性,成本高,难于量化. 系统设计者往往选择一家连接器厂商. 厂家经常将额定电流标得较大(实际应用达不到规格值), 这种局面在之后一段时间发生极大的变化.

SSI是一个工业标准,该标准建立了服务器的总体框架,也定义了整个服务器的机械机构,其中包括电源连接器. 有几家连接器厂商随后开发了满足该标准要求的电源连接器,这类连接器的特点是,模块化(具有很大的应用灵活性),个头矮,效率高,相对成本低. 有趣的是,SSI标准在服务器工业领域并未被广泛接受,但以它为标准的电源连接器却被用到各种设备电源里.

这种标准的连接器极受市场欢迎,市场进一步反馈电源连接器应具备如下特点:高导电率;具有灵活性的模块设计---以致轻微的模具调整便能生产出客户所要的定制产品,便于与信号连接器组合组成客户所需的电源信号混合连接器;连接器塑胶外壳很矮---占用更小的空间及有利于空气流通,提高散热能力和载流能力. 基于市场对新型电源连接器的青睐,主流的电源连接器厂商大力扩展此类连接器. 传统的电源连接器厂商加速导入对用户更加友好,更具灵活性的产品. 有几款电源连接器,塑胶外壳内部被掏空并且开了很多缝和孔,极利于空气流动,载流能力甚为理想.,大众市场上的电源连接器每pin的载流能力从几安培到150安培.

连接器发展趋势展望如下:

在一段挺长时间内,系统更高性能的竞争不会停止,芯片技术不断发展终将导致产品几何形状越来越小,时钟周期越来越短. 高速背板连接器和I/O连接器厂商忙于开发下一代支持20Gb/s速度的产品. 信号调理技术的进步保证了连接器不会成为传输速度日益高速化的带宽瓶颈.

系统的能耗开始于芯片层次, 厂商致力于降低芯片每个时钟周期的能耗. 近年来,电源连接器产业日益兴旺,性能优越的新接头不断进入市场. 新一代电源连接器会在如下方面得到改进

■端子设计和材料性能;

■功率密度;

■更低的塑胶高度,更好的空气流动性,更佳的散热性能;

■设计灵活性,低成本或不增加成本实现定制需求;

■更加准确,更加全面地评估连接器在真实应用中的性能;

■被正式工业联盟或事实标准标准化;

■多供应商供货降低应用成本.

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.

不光芯片,连接器还需要加油!

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.

不光芯片,连接器还需要加油!

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.

更高速的时代已经到了,未来会怎样,大家走着瞧……

不光芯片,连接器还需要加油!


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