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Una solución 3D para un creciente desafío
En un intento por satisfacer las crecientes demandas de mayor rendimiento, los proveedores de equipos de comunicaciones se están moviendo a velocidades más altas en sus placas de circuito impreso interno (PCB). Las velocidades de señal de 28 Gb/s se encuentran ahora en fases de diseño, con velocidades de 56 Gb/s y 112 Gb/s en el futuro.
El desafío es que las PCB no son adecuadas para manejar estas velocidades más altas: tienen problemas con la integridad de la señal (ruido, pérdida de inserción, amplitud, etc.) y eso limita la distancia que las trazas de PCB pueden transportar de manera confiable una señal de alta velocidad. Como resultado, los diseñadores de PCB deben hacer frente a las limitaciones de diseño de la placa o pasar a materiales de PCB de mayor rendimiento pero más caros.
Las soluciones de cobre de la placa media (MBCu) utilizan conectores y conjuntos de cables para abordar este desafío. Al evitar la PCB, una solución MBCu ofrece una mayor flexibilidad de diseño, menores costos y un rendimiento de integridad de señal mucho mejor. Con un cable que puede extenderse a cualquier componente dentro de la caja o incluso a dispositivos externos fuera de la caja, una solución de conectividad MBCu convierte un diseño de placa de circuito bidimensional en un espacio 3D donde son posibles muchas más configuraciones.
Veamos algunas de las consideraciones de diseño para especificar soluciones de cobre de placa media.
"Una solución MBCu convierte un diseño de placa de circuito bidimensional en un espacio 3D donde son posibles muchas más configuraciones."
Consideraciones de diseño
Hay varios criterios que los diseñadores deben tener en cuenta. Al considerar una solución de cobre de placa media, incluida la flexibilidad, la velocidad de señal, la pérdida de inserción, la distancia, la configuración del conector y el tipo de cable.
Flexibilidad
Estándares del conector
Los diseñadores tienen que lidiar con casi 30 estándares de conectores diferentes, incluidos PCIe, SAS, SATA, Ethernet e InfiniBand. Es difícil considerar el uso de un conector diferente para cada estándar, pero esta ha sido la práctica hasta hace poco. Ahora, es posible utilizar un diseño de conector para admitir todos los estándares. Para cumplir con este requisito, la solución MBCu debe:
- Trabajar en un rango de velocidades de datos, desde 8 Gb/s hasta 112 Gb/s
- Utilizar procesos de fabricación estándar
- Ofrecer opciones de conexión vertical y horizontal
- Ofrecer una gama de opciones de configuración de pines para satisfacer todas las necesidades de diseño
- Aceptar una conexión de cable para llevar el conector de una solución 2D a una 3D que permita una conectividad flexible a componentes y dispositivos tanto dentro como fuera de la caja
- Ser lo suficientemente rentable para aplicaciones de menor rendimiento, pero lo suficientemente potente para las aplicaciones de mayor velocidad
Velocidad de señal
Soluciones MBCu
Si bien las PCB pueden estar bien para transportar señales de hasta 10 Gb/s, comienzan a limitar el rendimiento a velocidades más altas. Los diseñadores pueden usar las soluciones MBCu para aumentar sus capacidades HPC porque pueden colocar un conector justo al lado de un procesador y conducir la señal tan rápido como el CI pueda manejar. Con esta solución, la PCB ya no es un obstáculo para el rendimiento.
Pérdida de inserción e integridad de la señal
Rápido y fiable
Los diseñadores solo pueden soportar tanta pérdida de inserción antes de que las trazas de PCB tengan que ser realmente cortas, menos de cuatro pulgadas para pasar de un conector a un CI. Una solución de cobre de placa media elimina esta restricción porque puede usar un cable para llevar la señal de manera rápida y confiable hasta donde necesite llevarla.
Cada vez que enrutas señales a través de rastros en una PCB, hay muchas trazas. Cuando enrutas las trazas a través de todos los componentes, debes conocer la integridad de la señal y debes realizar un análisis adicional de la integridad de la señal para garantizar un rendimiento adecuado. Cuando utilizas un cable, eliminas los problemas de integridad de la señal.
Distancia
Alcance de la señal
Las soluciones MBCu vienen con varios cables de calibre, pero todas entregan señales a distancias mayores que las PCB. Por ejemplo, un cable de calibre 33 normalmente ofrece un ahorro de 4 veces en la pérdida de inserción; con cables más grandes (calibre 30 o inferior), la mejora de la pérdida de inserción será aún mejor. Como resultado, un diseño que imponía un límite de cuatro pulgadas usando una PCB ahora puede extenderse 16 pulgadas al utilizar un MBCu con un cable de calibre 33. Esto promueve la flexibilidad del diseño y simplifica el diseño de PCB.
Tipo de cable
Soluciones MBCu
Las soluciones MBCu deben ofrecer una selección de tipos de cable: cable plano o Twinax. El cable plano se utiliza para aplicaciones de baja velocidad como PCIe o SAS, pero si el diseño requiere una señal de 28 Gb/s o de mayor velocidad, lo más probable es que emplee un cable Twinax discreto.
Configuración de conectores
Tecnología para PCB
En una solución con un paso de 0.6 mm, la tarjeta enchufable que entra en ella utiliza tecnología PCB estándar. Cuando se utiliza un producto MBCu con un paso de 0.5 mm, no se puede utilizar la tecnología de PCB actual que es común en la industria: o bien hay que utilizar un conector de dos piezas, o hay que ir a los laminados BGA (Ball Grid Array) que se utilizan para aplicaciones muy ajustadas y son más caros. Además, debes decidir si necesitas conectores verticales o de ángulo recto, esto dependerá de la aplicación. Una solución que ofrece conectores verticales y de ángulo recto te dará más flexibilidad.
Ventajas de las soluciones de cobre de placa media
¿Qué aporta la flexibilidad y el ahorro de costos de una solución MBCu? Ofrecen una plataforma unificada y de alto rendimiento para usar en una variedad de interconexiones en un sistema. En lugar de usar una conexión para un borde de tarjeta y otra conexión para un cable y una tercera para un enchufe, los diseñadores tienen una plataforma que se puede usar en múltiples lugares. Esto ayuda a simplificar y agilizar los procesos de calificación y diseño. Además, MBCus ofrece una alternativa rentable a las conexiones ópticas: un módulo óptico puede costar de 6 a 7 veces más que las soluciones cableadas MBCu.
A medida que los fabricantes de equipos se mueven a velocidades más altas en sus PCB, las soluciones MBCu se están convirtiendo en una alternativa atractiva para transportar la señal dentro de un sistema, brindando una mayor flexibilidad de diseño, un mayor rendimiento y menores costos. Al seleccionar una solución MBCu que satisfaga todas las aplicaciones, los fabricantes pueden ahorrar tiempo y costos de diseño.