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Une solution 3D pour un défi croissant
Dans le but de satisfaire les demandes sans cesse croissantes de performances supérieures, les fournisseurs d’équipements de communication adoptent des vitesses plus élevées sur leurs circuits imprimés internes. Les débits de signaux de 28 Gbit/s sont maintenant en phase de conception, avec des débits de 56 Gbit/s et 112 Gbit/s à l’avenir.
Le défi est le suivant : les circuits imprimés ne sont pas adaptés à la gestion de ces vitesses plus élevées ; l’intégrité du signal pose problème (bruit, perte d’insertion, amplitude, etc.) et cela limite la distance à laquelle les pistes de circuit imprimé peuvent transporter un signal à grande vitesse de manière fiable. Par conséquent, les concepteurs de circuits imprimés doivent faire face aux limitations quant à la disposition des cartes ou passer à des matériaux de circuits imprimés plus performants, mais plus coûteux.
Les solutions Mid-Board Copper (MBCu) utilisent des connecteurs et des câbles préassemblés pour relever ce défi. En contournant le circuit imprimé, une solution MBCu offre une plus grande flexibilité de conception, des coûts réduits et de bien meilleures performances d’intégrité du signal. Avec un câble qui peut s’étendre à n’importe quel composant à l’intérieur du boîtier ou même à des périphériques externes à l’extérieur du boîtier, une solution de connectivité MBCu transforme une conception de circuit imprimé bidimensionnelle en un espace 3D où beaucoup plus de configurations sont possibles.
Examinons quelques-unes des considérations relatives à la conception pour définir des solutions Mid-Board Copper.
« Une solution MBCu transforme une conception de circuit imprimé bidimensionnelle en un espace 3D où beaucoup plus de configurations sont possibles. »
Considérations relatives à la conception
Les concepteurs doivent réfléchir à plusieurs critères lorsqu’ils envisagent une solution Mid-Board Copper, notamment la flexibilité, le débit du signal, la perte d’insertion, la distance, la configuration du connecteur et le type de câble.
Flexibilité
Normes de connecteur
Les concepteurs doivent gérer près de 30 normes de connecteur différentes, notamment PCIe, SAS, SATA, Ethernet et InfiniBand. Il est pénible d’envisager d’utiliser un connecteur différent pour chaque norme, mais c’était la pratique jusqu’à récemment. Désormais, il est possible d’utiliser une seule conception de connecteur pour prendre en charge toutes les normes. Pour répondre à cette exigence, la solution MBCu doit :
- fonctionner sur une gamme de débits de données, de 8 Gbit/s à 112 Gbit/s ;
- utiliser des procédés de fabrication standard ;
- offrir des options de connexion verticales et horizontales ;
- offrir une gamme d’options de configuration de broches pour répondre à tous les besoins de conception ;
- accepter une connexion par câble pour faire passer le connecteur d’une solution 2D à une solution 3D, qui permet une connectivité flexible aux composants et aux périphériques à l’intérieur et à l’extérieur du boîtier ;
- être suffisamment rentable pour les applications moins performantes, tout en étant suffisamment performante pour les applications plus rapides.
Les solutions MBCu sont appliquées dans une variété de conceptions. Les interconnexions Sliver de TE sont une solution technologique qui permet plusieurs nouvelles conceptions, dont 1) des applications de câble de milieu de carte, 2) des applications de fond de panier/milieu de panier, 3) des applications de carte d’extension PCIe compacte, 4) des applications de bord de carte verticale et 5) des applications de bord de carte horizontale.
Vitesse du signal
Solutions MBCu
Bien que les circuits imprimés puissent convenir pour transporter des signaux jusqu’à 10 Gbit/s, ils commencent à limiter les performances à des vitesses plus élevées. Les concepteurs peuvent utiliser les solutions MBCu pour augmenter leurs capacités de HPC, car ils peuvent placer un connecteur juste à côté d’un processeur et piloter le signal aussi rapidement que peut le gérer le circuit intégré. Avec cette solution, le circuit imprimé n’est plus un goulot d’étranglement pour les performances.
Perte d’insertion et intégrité du signal
Rapide et fiable
Les concepteurs ne peuvent supporter qu’une perte d’insertion limitée avant que les pistes de circuit imprimé ne soient vraiment courtes (moins de quatre pouces pour passer d’un connecteur à un circuit intégré). Une solution Mid-Board Copper élimine cette restriction car vous pouvez utiliser un câble pour emmener le signal rapidement et de manière fiable aussi loin que vous en avez besoin.
Chaque fois que vous acheminez des signaux via des pistes sur un circuit imprimé, il y a beaucoup de pistes. Lorsque vous acheminez les pistes à travers tous les composants, vous devez avoir conscience de l’intégrité du signal et vous devez effectuer une analyse supplémentaire de l’intégrité du signal pour garantir des performances correctes. Lorsque vous utilisez un câble, vous éliminez les problèmes d’intégrité du signal.
Distance
Portée du signal
Les solutions MBCu sont livrées avec différents câbles de calibre, mais tous délivrent des signaux sur de plus grandes distances que les circuits imprimés. Par exemple, un câble de calibre 33 permet généralement de diviser les pertes d’insertion par 4 ; avec des câbles plus grands (calibre 30 ou moins), l’amélioration de la perte d’insertion sera encore meilleure. Par conséquent, une conception qui imposait une limite de quatre pouces en utilisant un circuit imprimé peut maintenant s’étendre de 16 pouces en utilisant un MBCu avec un câble de calibre 33. Cela favorise la flexibilité de la conception et simplifie la disposition du circuit imprimé.
Le système d’interconnexion Sliver, la solution MBCu leader de TE, offre un câble en nappe et des câbles préassemblés Twinax pour une plus grande flexibilité de la conception.
Type de câble
Solutions MBCu
Les solutions MBCu devraient offrir un choix de types de câbles : câble en nappe ou Twinax. Le câble en nappe est utilisé pour les applications à vitesse plus faible comme PCIe ou SAS, mais si la conception nécessite un signal de 28 Gbit/s ou plus rapide, il utilisera probablement un câble Twinax monobrin.
Configuration de connecteurs
Technologie de circuit imprimé
Dans une solution avec un pas de 0,6 mm, la carte enfichable qui y est intégrée utilise la technologie de circuit imprimé standard. Lorsque vous optez pour un produit MBCu avec un pas de 0,5 mm, vous ne pouvez pas utiliser la technologie de circuit imprimé actuelle habituelle dans l’industrie : vous devez soit utiliser un connecteur en deux parties, soit opter pour des stratifiés BGA (matrices de billes) utilisés pour des applications très délicates et plus chers. En outre, vous devez décider si vous avez besoin de connecteurs verticaux ou à angle droit. Cela dépendra de l’application. Une solution qui offre à la fois des connecteurs verticaux et à angle droit vous donnera davantage de flexibilité.
Avantages des solutions Mid-Board Copper
Qu’apportent la flexibilité et les économies d’une solution MBCu ? Ils offrent une plateforme unifiée et performante à utiliser pour une variété d’interconnexions dans un système. Plutôt que d’utiliser une connexion pour un bord de carte, une autre connexion pour un câble et une troisième pour une fiche femelle, les concepteurs disposent d’une seule plateforme qui peut être utilisée à plusieurs endroits. Cela permet de simplifier et de rationaliser les processus de certification et de conception. En outre, les solutions MBCu offrent une autre solution rentable aux connexions optiques : un module optique peut coûter 6 à 7 fois plus cher que les solutions câblées MBCu.
Alors que les fabricants d’équipements passent à des vitesses plus élevées sur leurs circuits imprimés, les solutions MBCu deviennent une possibilité attrayante pour transporter le signal dans un système, offrant une plus grande flexibilité de conception, des performances plus élevées et des coûts réduits. En choisissant une solution MBCu qui répond à toutes les applications, les fabricants peuvent gagner du temps et réduire les coûts de conception.
