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Mit der rasanten Entwicklung von künstlicher Intelligenz, Cloud Computing und Hoch leistungs rechnen wächst die Nachfrage nach Daten übertragungs raten wie nie zuvor. Eine erfolgreiche PAM4-Signalübertragung mit 224 Gbit/s erfordert eine sorgfältige Analyse der Signal integrität und der thermischen Effekte. Diese Geschwindigkeit anforderung hat im Vergleich zu früheren Technologie generationen einen qualitativen Sprung gemacht und neue Herausforderungen bei Verbindungs lösungen, technischen Methoden und Implementierungs methoden mit sich gebracht. In diesem Artikel werden die Schlüssel merkmale von 224 Gbit/s PAM4-Systemen aus technischer Sicht eingehend analysiert, die zur Erreichung dieser Rate erforderlichen techno logischen Innovationen untersucht und sich auf zukünftige Entwicklungs pfade über 224 Gbit/s freut.
Samtec hat einzigartige organisator ische Vorteile in der vernetzten Branche, um echte kol labor ative Innovationen mit vollständig integrierten Funktionen zu ermöglichen. Dieses integrierte Arbeits modell führt zu innovativen Lösungen und effektiven Strategien, die die Optimierung des gesamten Signal kanals unterstützen. Von der Verbindung auf Chip ebene bis zur Architektur auf Systemebene muss jede Verbindung sorgfältig entworfen und optimiert werden, um die Signal integrität mit einer Rate von 224 Gbit/s aufrecht zu erhalten.
Schlüssel rolle der vernetzten Technologie im Zeitalter von 224 Gbit/s
Bei der Bereitstellung von 224 Gbit/s sind die Probleme der Signal integrität, der Energie übertragung und des Wärme managements technische Probleme, auf die Sie sich konzentrieren müssen. Mit der Verbesserung der Datenrate nehmen auch die integrierten Funktionen des Chips selbst zu, was zu einer signifikanten Verringerung des "außerhalb des Chips"-Teils des Designs führt. Durch die Auswahl geeigneter Materialien, Designt ech niken, Systema rchitekturen und Ressourcen konfigurationen können Signal integrität und thermische Probleme gemindert werden, während der erhöhte Leistungs bedarf von 224 Gbit/s-Systemen unterstützt wird.
Die Rückwand platine, die Zwischen platine, der Chip/Chip und die Frontplatte (Kupferkabel und steck bares optisches Modul) erfordern leistungs starke Verbindungs lösungen mit hoher Geschwindigkeit und geringer Latenz. In diesem Artikel wird die Auswahl der verbundenen Architektur für 224 Gbit/s für Designer detailliert analysiert und sich auf die zukünftigen Anforderungen von 448 Gbit/s mit den zum Vergleich verwendeten gemessenen Daten freut.
Chip-nahe Steck verbinder lösung
Im 112-Gbit/s-PAM4-Design ist das Fast-Chip-Verfahren weit verbreitet, bei dem der Steck verbinder neben dem ASIC platziert und mit einem Doppel achsen kabel verbunden und dann mit der Frontplatte, der Rück platte oder der Zwischen platine verbunden werden. Dieses Verfahren reduziert effektiv die Gesamt verluste des Kanals. Dieser Ansatz in der Nähe des Chips kann auch in einigen 224 Gbit/s PAM4-Systemdesigns eingesetzt werden, abhängig von der Design dichte und dem Leistungs bedarf.
Der Ansatz in der Nähe des Chips steht jedoch auch vor technischen Herausforderungen. Designer müssen BGA-und PCB-Löt kugeln IO zuordnen, deren Größe durch die derzeitige PCB-Technologie für durch flutete Löcher begrenzt ist (dh auf 0,8mm BGA-Abstand begrenzt ist). Mit diesem Ansatz ist es schwierig, die Signal integrität von 56 GHz zu erreichen und zu übertreffen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die verbundenen Ressourcen, die IO zugewiesen werden, jetzt nicht für Energie probleme verwendet werden können, die gleicher maßen erforderlich sind.
Co-Paket-Steck verbinder lösung
Eine weitere relevante Design herausforderung für das Chip-Neaping-Kabels ystem ist die Reflexion vertikaler Verpackungs komponenten: BGA-Über löcher, Löt kugeln und Verpackungs kerne. Wenn der Steck verbinder direkt auf dem Paket platziert wird-eine kupferne oder optisch verpackte Modul lösung-, können diese Reflexionen vermieden und Erweiterungs probleme gelöst werden, wodurch der System zuwachs erheblich erhöht wird. Natürlich muss die CPX-Lösung dünn genug sein, um unter dem Kühler platziert zu werden.
Die Skalierung der PCB-Eigenschaften ist viel langsamer als die Skalierung der ASIC-Eigenschaften mit Silizium-CMOS, was eine neue Methode zur Überbrückung dieser Lücke erfordert. Die heutigen Design anforderungen treiben Designer natürlich dazu, kokapselige Kupferkabel zu verwenden, um die erforderliche IO-Dichte erweiterung zu erfüllen. CPX ermöglicht aufgrund der unterschied lichen Zerlegung der System hardware im Vergleich zum Chip-nahen Verfahren eine höhere Dichte an Platzflächen in trennbaren Schnitts tellen für die Montage. Die CPX-Methode ist viel ausgefeilter und verwendet kleine Steck verbinder am Substrat, die 512 Ports und eine höhere Anzahl von IO ermöglichen.
Mit einer Datenrate von 224 Gbit/s hat CPX einen höheren Wert und kann System zugestände aus Kapselung reflexionen und PCB-Routing-Verlusten wiederherstellen. Samtec entwickelt seit Jahren Direkt-zu-Paket-Technologien, die ursprünglich für 112 Gbit/s und jetzt für 224 Gbit/s PAM4.
Samtec Si-Fly HD®Der Steck verbinder wurde speziell für 224 Gbit/s und höhere Raten entwickelt. Er kann sowohl neben dem ASIC als auch auf dem Chip paket selbst platziert werden. In der Co-Package-Konfiguration gibt es keine Verdrahtung durch die Leiterplatte, so dass es keinen "Verlust pro Zoll" gibt. Durch die Umstellung auf die CPX-Konfiguration können bis zu 3 dB Verpackungs löcher, Löt kugeln und PCB-Routing-Verluste eingespart werden, was den Erfolg oder Misserfolg des 224 Gbit/s PAM4-Systems bestimmen kann.
Der Silizium chip befindet sich auf dem Chips ub strat, dem teuersten Teil des Systems. Daher muss jeder im Chip gehäuse integrierte Steck verbinder sehr klein sein. Der Si-Fly HD-Steck verbinder misst 14 mm² und kann 64 Differential paare (64 Doppel achsen kabel) unterstützen.
CPX wird anders gehandhabt, da der Steck verbinder auf das Chips ub strat gelötet werden muss. Der Si-Fly HD-Steck verbinder verwendet das Samtec-Heck design, um die fortschritt liche strukturelle Integrität der Lötstellen während und nach dem Reflow-Löten aufrecht zu erhalten. Dieses nicht lötbare Kugel design verbessert die Gleichmäßigkeit, Wiederholbar keit und Gemeinsamkeit. Das Kupfer-oder Glasfaser kabel wird dann direkt in das Chip paket gesteckt. Spezifisches Lot (für SAC305 ausgelegt, aber auch Niedertemperatur-Lot auf Indium basis kann verwendet werden), Verstärkungs teile und Montage prozesse können je nach Anwendung variieren.
Samtec testet seine 224 Gbit/s PAM4-Verbindungslösung auf der Grundlage von Kanal modellen von Industries tandard organisationen wie IEEE 802.3. Die auf dem Samtec Si-Fly HD CPC durchgeführten Messungen haben die Erwartungen übertroffen und die Einfügung verluste im Vergleich zu Chip nähe bei ähnlichen Implementie rungen erheblich verbessert.
Tatsächlich bietet die Verbindung von der Oberseite des Pakets überzeugende Reflexions-und Einfüge verluste vorteile. Das Simulations modell des Systemdesigns und die Verifizierung der Verlust-und Reflexions messung zeigen eine hervorragende Leistung. Die Messung der Si-Fly HD-Kabel baugruppe zeigt einen hervorragenden Einfügung verlust in Samtec Eye Speed®Bei Hyper Low Skew Twinax gibt es eine glatte Verzerrung des Einfügung verlusts.
Bei 112 Gbit/s und 224 Gbit/s ist der Einfügung verlust eine wichtige Überlegung. Eines der schwierigsten elektrischen Leistungs standards ist jedoch das Übersprechen. Wenn es auf eine ultra hohe Dichte gefahren wird, nimmt das Übersprechen normaler weise aufgrund der Nähe zwischen den Stiften zu. Glücklicher weise zeigten die Messungen, die an der Si-Fly HD-CPC durchgeführt wurden, eine beeindruckende Leistung beim Übersprechen. Die Messungen zeigten, dass Si-Fly HD CPC eine genaue Korrelation und eine FEXT-Leistung mit integriertem Übersprechen von Rauschen von 0,36 mV rms erzielte, die weit unter dem Zielwert von 224 Gbit/s lag.
Der Offset ist ein weiterer Konstruktion fokus von 224 Gbit/s PAM4, und seine Auswirkungen können erheblich sein. Die Verzerrung verzerrung kann sich als Verzögerung differenz innerhalb der Differenz paare, Asymmetrie der Differenz paare der komplementären Spuren während des Konstruktion prozesses oder als Differenz des Antriebs signals manifestieren. Das Design der Kopplung und die Menge der Reflexionen bestimmen die Bedeutung des Einflusses. Das Diagramm des Differenz versatzes und der Frequenz der gesamten Kabel baugruppe zeigt, dass diese Versatz niveaus ein Signal gleichtakt verhältnis des Kanals im Bereich von 18 bis 36 dB erzeugen.
Samtec führte wichtige Forschungs-und Entwicklungs arbeiten zu den Auswirkungen des Versatzes durch und verglich Flyover®Auswirkungen auf zweiachsige Kabel und Leiterplatte spuren. Glücklicher weise weist das eng gekoppelte, koextrudierte Doppelachsen-Kabel eine hervorragende Versatz leistung auf. Selbst unter realistischen Biege bedingungen kann es Impedanz und Einfügung verlusts tabilität erreichen, so dass der Versatz vollständig unter der Kontrolle des Impleatiers steht. Dies steht im Gegensatz zu anderen zweiachsigen Kabels trukturen.
Bei 224 Gbit/s PAM4-Systemen ist der Steuer versatz für die vorhersehbare Leistung von entscheidender Bedeutung, zumal ein Einheits intervall bei 224 Gbit/s PAM4 etwa 9 ps beträgt. Systemdesigner können CPX-und Chip-nahe Flyover-Kabel verwenden, um den vernetzten Offset auf ein überschaubares Niveau zu reduzieren.
AlsAutorisierte Distributoren von Samtec-Produkten，BONCHIPImmer verpflichtet, Kunden zu versorgenDie fortschritt lichste Hochgeschwindigkeits-Verbindungs lösungUndLieferkette service von höchster Qualität. Wir verstehen die hohen Anforderungen an die vernetzte Technologie von 224 Gbit/s PAM4-Systemen und bieten:
Full-Line-Produkt versorgung
Komplette Samtec Si-Fly HD-Serie, einschl ießlich Co-Package-und Chip-nahen Lösungen
Eye Speed®Die gesamte Produkt palette von Hyper Low Skew-Kabel komponenten
Vollständige Unterstützung für Test-und Validierung stools
Umfassende Bereitstellung von technischen Dokumenten und Design richtlinien
Profession elle technische Unterstützung
UnsereExpertenteam für digitale Hoch geschwindigkeit signaleMit umfassender Erfahrung im Hochgeschwindigkeits-Verbindungs design können wir Folgendes bieten:
224 Gbps Systema rchitektur Design Beratung
Unterstützung für Signal integrität analyze und Simulation
Anleitung zum Design von Wärme management lösungen
Test-und Validierung dienste auf Systemebene
Schnelle Liefer garantie
Mit einem vollständigen Bestands managements ystem und einem globalen Logistik netzwerk stellen wir sicher, dass Kunden entwicklungs-und Massen produktions projekteReibungsloser Fortschritt, BereitstellungDie wettbewerbs fähig ste Lieferzeit, Bieten Sie eine zuverlässige Garantie für den Produkte in führungs plan des Kunden.
Mehrwert dienste
Technische Seminare und Produkts chu lungen
Unterstützung für Referenz design und Anwendungs szenarien
Technischer Support und Fehler analyze vor Ort
Empfehlungen zur Kosten optimierung und zum Supply Chain Management
Für das 224-Gbit/s-Design bietet Samtec eine komplette Reihe vernetzter Lösungen, einschl ießlich des Flaggschiff produkts Si-Fly HD mit hoher Dichte 224-Gbit/s PAM4-Kokapselung und eines Chip-nahen Kabelsystems.
Das Kokapselung kabels ystem bietet die niedrigste Verlusts ignal übertragung von der Verpackung zur Frontplatte oder Rückwand platte und gleichzeitig die höchste Signaldichte. Das Si-Fly HD-System ermöglicht es dem Systema rchitekten, denselben elektrischen Substrat verbinder zu verwenden, bei dem es sich um austauschbare Kupfer kabel mit kurzer/vertikaler Erweiterung handelt, und optische Module mit erweiterter Entfernung/seitlicher Erweiterung zu wechseln.
Durch die kokapselte Kupferkabel verbindung wird der Einfüge verlust in der BGA-Durchbruchs zone und der Leiterplatte beseitigt. Diese Technologie ermöglicht einen vollständigen passiven 224G-DAC-224G-Kanal und realisiert eine lineare steck bare optische Modul-Frontpanel lösung mit geringem Strom verbrauch, die in einigen aufstrebenden KI-Architekturen ein großes Potenzial für die Verbindung bieten kann.
Die Si-Fly HD-Co-Verpackungs lösung verwendet denselben Steck verbinder für elektrisch steck bare Co-Packaging-Kupferkabel und/oder Co-Packaging-optische Module, um eine Verbindung mit hoher Dichte und hoher Leistung auf einem Substrat von 95 mm x 95 mm oder kleiner zu erreichen. Es unterstützt bis zu 170 Differenz paare pro Quadratzoll und wurde speziell für vernetzte und verpackte Substrate mit hoher Dichte entwickelt. Si-Fly HD eignet sich hervorragend für den Einsatz in Switching-Modulen in Systemen, die einen Bandbreiten engpass von 224 Gbit/s erwarten.
Die Si-Fly HD enthält das Eye Speed Hyper Low Skew-Kabel von Samtec, das sich durch eine Schaumstoff-Dielektrikum-Doppel achse und die branchenweit beste Signal integrität leistung bei 224 Gbit/s PAM4 auszeichnet.
Die Samtec Si-Fly HD-Near-Chip-Lösung mit einer Signal dichte von 60 Differenz paaren pro Quadratzoll wurde für die Verwendung mit herkömmlichen PCB-Substraten entwickelt. Die Steck verbinder länge beträgt 15,90mm und die Tiefe 21,65mm. Si-Fly HD in der Nähe des Chips bietet System architekten den Vorteil der Signal integrität von Flyover-Lösungen mit ultra hoher Dichte, während herkömmliche System konfiguration elemente über den PCB-kompatiblen Platzbereich beibehalten werden.
Samtec FOSFP-2 224 Gbit/s PAM4 Flyover Panel-Komponenten verwenden die Samtec Flyover-Kabel technologie, um PAM4 Gesamt datenraten von bis zu 1,6 Tbit/s zu unterstützen, und verfügen über direkte Verbindungs kontakte, um die Signal integrität zu optimieren. Designer können sich auch für den Steck verbinder der Vorderseite des optischen Moduls FOFSP 1600 von Samtec entscheiden.
Die Si-Fly HD-Serie enthält auch das Si-Fly HD Board-to-Board-Zwischen system, das 60 Differenz paare pro Quadratzoll unterstützt. Es kann in Voll differential paaren oder in einer gemischten Konfiguration von Differential, Single-End und Netzteil verwendet werden. Das Si-Fly HD Board-to-Board-Zwischen platinen system eignet sich hervorragend für den Einsatz zwischen Leiterplatten und GPUs, beispiels weise in Blade-Level-Netzwerken.
Si-Fly HD-Rückwand platine mit 32 AWG oder 28 AWG Eye Speed Hyper Low Skew Thinax™Wird für 64 Differenz paare verwendet.
Die Designer des 224 Gbit/s PAM4-Systems verwenden auch Samtec Bulls Eye®Hoch leistungs testsystem, das zum Testen von Chips und Systemen mit einer Datenrate von 200 Gbit/s entwickelt wurde, wird derzeit zur Charakterisierung von Signalen von bis zu 448 Gbit/s verwendet.
Samtec entwickelt weiterhin Hoch geschwindigkeit verbindungen mit hoher Leistung, die auf dem wachsenden Modell der Normung gremien basieren. Der Schlüssel zur Erreichung der Signal geschwindigkeit der nächsten Stufe liegt in der Anwendung fortschritt licher Technologien wie der fortschritt lichen Löt pasten technologie. Mit der kontinuier lichen Weiterentwicklung der Technologie wird die Implementierung von 448 Gbit/s und höheren Raten möglich, was die Entwicklung von künstlicher Intelligenz, maschinellem Lernen und Hoch leistungs rechnen weiter vorantreiben wird.
BONCHIP alsSamtec Hochgeschwindigkeits-Verbindungs produkteZuverlässiger PartnerImmer verpflichtet, Kunden zu versorgenModernste Technologie produkte und beste Supply-Chain-Services. UnsereProfession elles TeamMit einem fundierten technischen Hintergrund und umfassender Branchen erfahrung kann es Kunden umfassende Unterstützung vom Architektur design bis zur Massen produktion für 224 Gbit/s PAM4-Projekte bieten.
Die Wahl von BONCHIP ist die perfekte Kombination aus profession ellem technischen Support, zuverlässiger Produkt qualität und effizienten Supply-Chain-Services!
