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Avec le développement rapide de l'intelligence artificielle, du cloud computing et du calcul haute performance, la demande de taux de transfert de données augmente à un rythme sans précédent. La réussite de la transmission du signal PAM4 224 Gbps nécessite une analyze minutieuse de l'intégrité du signal et des effets thermiques. Ce taux nécessite un saut qualitatif par rapport aux générations précédentes de technologies, et pose de nouveaux défis dans les solutions d'interconnexion, les méthodes techniques et les moyens de mise en œuvre. Cet article analyze en profondeur les caractéristiques clés du système PAM4 224 Gbps d'un point de vue technique, explore les innovations technologiques nécessaires pour atteindre ce taux et envisage des voies de développement futures au-delà de 224 Gbps.
Samtec a l'avantage d'une structure organisationnelle unique dans l'industrie connectée, permettant une véritable innovation collaborative avec une capacité entièrement intégrée. Ce mode de travail intégré apporte des solutions innovantes et des stratégies efficaces pour soutenir l'optimisation de l'ensemble du canal de signal. De l'interconnexion au niveau de la puce à l'architecture au niveau du système, chaque lien doit être soigneusement conçu et optimisé pour maintenir l'intégrité du signal à 224 Gbps.
Le rôle clé de la technologie connectée à l'ère de 224 Gbps
Dans un déploiement de 224 Gbps, l'intégrité du signal, l'alimentation et la gestion thermique sont des problèmes techniques qui nécessitent une attention particulière. Avec l'augmentation du débit de données, les fonctions intégrées de la puce elle-même augmentent également, ce qui entraîne une réduction significative de la marge de perte de la partie «hors puce» de la conception. L'intégrité du signal et les problèmes de chaleur peuvent être atténués en sélectionnant les matériaux appropriés, la technologie de conception, l'architecture du système et l'allocation des ressources, tout en prenant en charge la demande de puissance accrue du système 224 Gbps.
La plaque arrière, la plaque centrale, la puce proche/puce et le panneau avant (câbles en cuivre et modules optiques enfichables) nécessitent tous des solutions d'interconnexion hautes performances, à haute vitesse et à faible latence. Cet article analysera en détail les choix d'architecture d'interconnexion disponibles à 224 Gbps pour les concepteurs et se penchera sur les besoins futurs de 448 Gbps, qui contiennent des données mesurées pour les comparaisons.
Programmes de connecteur à puce proche
Dans la conception PAM4 112 Gbps, la méthode de la quasi-puce est largement utilisée, où le connecteur est placé à côté de l'ASIC et connecté à un câble double axe, puis lié au panneau avant, à la plaque arrière ou à la plaque centrale. Cette méthode réduit efficacement la perte totale du canal. Cette approche proche de la puce peut également être déployée dans certaines conceptions de système PAM4 224 Gbps, en fonction de la densité de conception et des besoins en énergie.
Cependant, l'approche proche de la puce est également confrontée à des défis techniques. Les concepteurs doivent attribuer IO aux billes de soudage BGA et PCB, dont la taille est limitée par la technologie actuelle de PCB perforé (c'est-à-dire limitée à 0,8mm d'espacement BGA). Avec cette approche, il est difficile d'atteindre et de dépasser l'intégrité du signal à 56 GHz. Un autre problème est que les ressources interconnectées allouées à IO ne peuvent plus être utilisées pour des problèmes d'alimentation avec des exigences équivalentes.
Solutions de connecteurs cocapsulés
Un autre défi de conception connexe pour les systèmes de câbles à puce proche est la réflexion des composants d'emballage verticaux: perforations BGA, billes de soudage et noyaux d'emballage. Si le connecteur est placé directement sur le boîtier-une solution de câble en cuivre cocapsulé ou de module optique-ces réflexions peuvent être évitées et le problème d'extension peut être résolu, augmentant ainsi considérablement la marge du système. Bien entendu, la solution CPX doit être suffisamment mince pour être placée sous le radiateur.
L'expansion des caractéristiques des PCB est beaucoup plus lente que l'utilisation de l'extension des caractéristiques ASIC du silicium CMOS, ce qui nécessite une nouvelle méthode pour combler cet écart. Les exigences de conception actuelles poussent naturellement les concepteurs à utiliser des câbles en cuivre cocapsulés pour répondre à l'expansion requise de la densité IO. Par rapport à la méthode de la quasi-puce, en raison de la différence de décomposition matérielle du système, CPX peut atteindre une surface de position de densité plus élevée dans l'interface séparable pour l'assemblage. La méthode CPX est beaucoup plus fine, utilisant de petits connecteurs au niveau du substrat, permettant 512 ports et un nombre IO plus élevé.
Avec un débit de données de 224 Gbps, le CPX a une valeur plus élevée et peut récupérer la marge système à partir de la réflexion encapsulée et de la perte de routage PCB. Samtec développe depuis des années la technologie Direct to Package, initialement utilisée pour 112 Gbps, et maintenant pour 224 Gbps PAM4.
Samtec Si-Fly HD®Le connecteur est spécialement développé pour 224 Gbps et des vitesses plus élevées, il peut être placé à côté de l'ASIC ou sur le paquet de puce lui-même. Dans la configuration co-encapsulée, il n'y a pas de fil à travers le PCB, il n'y a donc pas de «perte par pouce» qui s'ensuit. Le passage à la configuration CPX peut économiser jusqu'à 3 dB de trous d'encapsulation, de billes de soudure et de perte de routage de PCB, ce qui peut déterminer le succès ou l'échec du système PAM4 224 Gbps.
La puce de silicium est placée sur le substrat de la puce, qui est la partie la plus chère du système. Par conséquent, tout connecteur intégré dans le package de la puce doit être très petit. Le connecteur Si-Fly HD a une taille de 14 mm² et peut prendre en charge 64 paires différentielles (64 câbles à deux axes).
Le CPX est traité différemment car les connecteurs doivent être soudés au substrat de puce. Le connecteur Si-Fly HD utilise la conception de la queue de colonne de Samtec pour maintenir l'intégrité structurelle avancée du joint de soudure pendant et après le soudage par refusion. Cette conception de billes non soudées améliore l'uniformité, la répétabilité et la co-surface. Le câble en cuivre ou le câble optique est ensuite inséré directement dans le boîtier de la puce. La soudure spécifique (conçue pour SAC305, mais la soudure cryogénique à base d'indium peut également être utilisée), la pièce de renforcement et le processus d'assemblage peuvent varier selon l'application.
Samtec teste sa solution d'interconnexion PAM4 224 Gbps sur la base du modèle de canal des organizations de normalisation industrielles telles que IEEE 802.3. Les mesures effectuées sur Samtec Si-Fly HD CPC ont dépassé les attentes et les pertes d'insertion ont été considérablement améliorées par rapport aux puces proches dans des implémentations similaires.
En effet, la connexion à partir du haut de l'encapsulation offre des avantages convaincants de perte de réflexion et d'insertion. Le modèle de simulation de la conception du système et la vérification des mesures de perte et de réflexion ont montré d'excellentes performances. La mesure de l'assemblage de câble Si-Fly HD montre une excellente perte d'insertion, dans Samtec Eye Speed®Il y a un écart de perte d'insertion lisse sur Hyper Low Skew Twinax.
À 112 Gbps et 224 Gbps, la perte d'insertion est une considération clé. Mais l'un des critères de performance électrique les plus difficiles est la diaphonie. Lorsqu'elle est entraînée à une très haute densité, la diaphonie augmente généralement en raison de la proximité entre les broches. Heureusement, les mesures effectuées sur le CPC de Si-Fly HD ont montré des performances de diaphonie impressionnantes. Les mesures ont montré que Si-Fly HD CPC a obtenu une corrélation précise et une performance FEXT de bruit de diaphonie intégré de 0,36 mV rms, bien en dessous de la valeur cible de 224 Gbps.
Le décalage est une autre préoccupation de conception de 224 Gbps PAM4, et son impact peut être significatif. La distorsion de type-décalage peut se manifester par la différence de retard dans la phase de différence, l'asymétrie des traces complémentaires dans le processus de construction de la différence par rapport à la différence, ou la différence dans le signal d'entraînement. La conception et la réflexion du couplage déterminent la signification de l'impact. Le diagramme du décalage différentiel et de la fréquence de l'ensemble de câble complet montre que ces niveaux de décalage génèrent le rapport de mode commun du signal du canal dans la plage de 18 à 36 dB.
Samtec a mené une recherche et un développement importants sur les effets du décalage, comparant Flyover®Impact dans les câbles à double axe et les traces de PCB. Heureusement, le câble double axe étroitement couplé et co-extrudé a d'excellentes performances de décalage. Même dans des conditions de flexion réelles, il peut atteindre la stabilité de l'impédance et de la perte d'insertion, de sorte que le décalage est entièrement sous le contrôle de la mise en œuvre. Ceci contraste avec les autres structures de câbles à double axe.
Pour les systèmes PAM4 224 Gbps, le décalage de contrôle est essentiel pour les performances prévisibles, en particulier parce qu'un intervalle unitaire est d'environ 9 ps à 224 Gbps PAM4. Les concepteurs de systèmes peuvent réduire le décalage d'interconnexion à un niveau gérable à l'aide de CPX et de câbles Flyover à puce proche.
CommeDistributeur autorisé de Produits Samtec，BONCHIPToujours dédié à fournir aux clientsSolutions d'interconnexion haut débit à la pointe de la technologieEtMeilleur service de chaîne d'approvisionnement. Nous comprenons parfaitement les exigences rigoureuses des systèmes PAM4 224 Gbps pour la technologie connectée, à cette fin nous proposons:
Fourniture complète de produits
La gamme complète de produits Samtec Si-Fly HD, y compris les solutions de co-conditionnement et de quasi-puce
Eye Speed®Série complète de composants de câbles Hyper Low Skew
Prise en charge complète des outils de test et de vérification
Documentation technique et fourniture complète de guides de conception
Soutien technique professionnel
NotreÉquipe d'experts en signaux numériques à haute vitesseUne vaste expérience dans la conception d'interconnexion à haut débit offre:
224 Gbps Consultation sur la conception de l'architecture du système
Prise en charge de l'analyse d'intégrité du signal et de la simulation
Guide de conception de solutions de gestion thermique
Services de vérification et de test au niveau du système
Garantie de livraison rapide
Avec un système complet de gestion des stocks et un réseau logistique mondial, nous assurons la recherche et le développement des clients et des projets de production de masseAvançant en douceur, FournirLes délais de livraison les plus compétitifs, Fournir une garantie fiable pour le plan de lancement du produit du client.
Valeur des services à valeur ajoutée
Séminaires techniques et formation sur les produits
Conception de référence et soutien aux programmes d'application
Support technique sur site et analyze des pannes
Optimisation des coûts et recommandations de gestion de la chaîne d'approvisionnement
Pour la conception de 224 Gbps, Samtec fournit un ensemble complet de solutions d'interconnexion, y compris le produit phare Si-Fly HD haute densité 224 Gbps PAM4 copackage et système de câble à puce proche.
Le système de câble co-encapsulé fournit la transmission de signal de perte minimale de l'emballage au panneau avant ou au panneau arrière, tout en fournissant la densité de signal la plus élevée. Le système Si-Fly HD permet aux architectes de système d'utiliser le même connecteur de substrat électrique pour échanger des câbles en cuivre pour une extension courte distance/longitudinale, qui est un module optique d'échange de distance/d'extension latérale.
La connexion par câble en cuivre co-encapsulée élimine la perte d'insertion dans la zone de percée BGA et le PCB. Cette technologie permet un canal DAC 224G passif complet de 224G et réalise une solution de panneau avant de module optique enfichable linéaire à faible consommation d'énergie, ce qui peut apporter un grand potentiel de connectivité dans certaines architectures d'IA émergentes.
La solution de co-encapsulation Si-Fly HD utilise le même connecteur pour les câbles en cuivre co-encapsulés enfichables électriques et/ou les modules optiques co-encapsulés pour réaliser une interconnexion haute densité et haute performance sur des substrats de 95 mm x 95 mm ou moins. Il prend en charge jusqu'à 170 paires différentielles par pouce carré et est conçu pour les substrats interconnectés et encapsulés à haute densité. Le Si-Fly HD est idéal pour une utilisation dans les modules de commutation dans les systèmes qui s'attendent à un goulot d'étranglement de la bande passante de 224 Gbps.
Si-Fly HD contient le câble Eye Speed Hyper Low Skew de Samtec, qui se caractérise par le double axe du diélectrique en mousse et les meilleures performances d'intégrité du signal de l'industrie sous 224 Gbps PAM4.
La solution Samtec Si-Fly HD à puce proche a une densité de signal de 60 paires différentielles par pouce carré et est conçue pour une utilisation avec des substrats PCB traditionnels. La longueur du connecteur est de 15,90mm et la profondeur est de 21,65mm. Près de la puce Si-Fly HD fournit aux architectes système les avantages de l'intégrité du signal des solutions Flyover ultra-haute densité, tout en conservant les éléments de configuration système traditionnels grâce à la zone de position compatible PCB.
Le composant du panneau FOSFP-2 224 Gbps PAM4 Flyover de Samtec utilise la technologie de câble Samtec Flyover pour prendre en charge le débit de données total jusqu'à 1,6 Tbps PAM4 et dispose d'un contact de connexion directe pour optimiser l'intégrité du signal. Les concepteurs peuvent également choisir le connecteur de panneau avant du module optique enfichable FOFSP 1600 de Samtec.
La série Si-Fly HD comprend également un système de plaque à plaque centrale Si-Fly HD, qui prend en charge 60 paires différentielles par pouce carré. Il peut être utilisé pour les paires différentielles complètes, ou pour les configurations hybrides de différence, d'extrémité unique et d'alimentation. Les systèmes de cartes intermédiaires Si-Fly HD sont parfaits pour une utilisation entre PCB et GPU, par exemple dans les réseaux au niveau de la lame.
Le panneau arrière de Si-Fly HD peut être équipé de 32 AWG ou 28 AWG Eye Speed Hyper Low Skew Thinax™Pour 64 paires différentielles.
Les concepteurs du système PAM4 224 Gbps utilisent également Samtec Bulls Eye®Le système de test haute performance, conçu pour tester des puces et des systèmes avec des débits de données de 200 Gbps, est actuellement utilisé pour caractériser des signaux allant jusqu'à 448 Gbps.
Samtec continue de développer une interconnexion haute vitesse et haute performance basée sur un modèle en constante évolution des organismes de normalisation. La clé pour atteindre la vitesse du signal de niveau suivant réside dans l'application de technologies de pointe, telles que la technologie de pâte à souder avancée. Avec le développement continu de la technologie, la réalisation de 448 Gbps et de vitesses plus élevées sera possible, ce qui favorisera davantage le développement de l'intelligence artificielle, de l'apprentissage automatique et du calcul haute performance.
BONCHIP commeProduits d'interconnexion haut débit SamtecPartenaires fiablesToujours dédié à fournir aux clientsProduits technologiques de pointe et services de chaîne d'approvisionnement de la plus haute qualité. NotreÉquipe professionnelleAvec une expérience technique approfondie et une vaste expérience dans le secteur, nous pouvons fournir aux clients un support complet, de la conception architecturale à la production de masse pour leurs projets PAM4 224 Gbps.
Choisir BONCHIP, c'est choisir la combinaison parfaite d'un support technique professionnel, d'une qualité de produit fiable et d'un service de chaîne d'approvisionnement efficace!
