Искать для
Все что вам нужно
Что нужно искать?
С быстрым развитием искусственного интеллекта, облачных вычислений и высокопроизводительных вычислений спрос на скорость передачи данных растет беспрецедентными темпами. Успешная реализация передачи сигнала PAM4 224 Гбит/с требует тщательного анализа целостности сигнала и теплового эффекта. Это требование скорости является качественным скачком по сравнению с предыдущими поколениями технологий и создает новые проблемы в взаимосвязанных решениях, технологических методах и средствах реализации. В этой статье будет проведен углубленный анализ ключевых характеристик системы PAM4 224 Гбит/с с технической точки зрения, будут рассмотрены технологические инновации, необходимые для достижения этой скорости, и будут рассмотрены будущие пути развития за пределами 224 Гбит/с.
Samtec обладает уникальными организационными преимуществами в подключенной отрасли для действительно совместных инноваций с полностью интегрированными возможностями. Этот интеграемый режим работы приносит инновационные решения и эффективные стратегии, которые поддерживают оптимизацию всего канала сигнала. Каждая ссылка, от подключения на уровне чипа до архитектуры на уровне системы, должна быть тщательно спроектирована и оптимизирована для поддержания целостности сигнала со скоростью 224 Гбит/с.
Ключевая роль взаимосвязанных технологий в эпоху 224 Гбит/с
При развертывании 224 Гбит/с вопросы целостности сигнала, передачи питания и управления теплом являются техническими проблемами, требующими особого внимания. С увеличением скорости передачи данных интегрированные функции самого чипа также увеличиваются, что приводит к значительному уменьшению запаса потерь «вне чипа» в конструкции. Выбирая подходящие материалы, технологии проектирования, архитектуру системы и конфигурацию ресурсов, можно устранить проблемы с целостностью сигнала и теплом, поддерживая повышенные требования к мощности системы 224 Гбит/с.
Задняя панель, средняя панель, ближний чип/чип и передняя панель (медные кабели и подключаемые оптические модули) требуют высокопроизводительных, высокоскоростных решений для подключения с низкой задержкой. В этой статье разработчикам будет представлен подробный анализ вариантов подключенной архитектуры, доступной для 224 Гбит/с, и будет представлен прогноз будущих потребностей 448 Гбит/с, которые будут содержать измеренные данные для сравнения.
Схема разъема около чипа
В конструкции PAM4 со скоростью 112 Гбит/с широко используется метод ближнего чипа, при котором разъем размещается рядом с ASIC и подключается к двухосному кабелю, а затем соединяется с передней панелью, задней панелью или промежуточной платой. Этот способ эффективно снижает общие потери в канале. Этот подход с почти чипом также может быть развернут в некоторых конструкциях системы PAM4 224 Гбит/с в зависимости от плотности конструкции и требований к мощности.
Однако подход, близкий к чипу, также сталкивается с техническими проблемами. Конструкторы должны распределить IO на сварочные шарики BGA и PCB, размер которых ограничен текущей технологией PCB с покрытием сквозных отверстий (то есть ограничением интервала BGA 0, 8 мм). При таком подходе трудно достичь целостности сигнала до 56 ГГц. Другая проблема заключается в том, что связанные ресурсы, выделенные для IO, теперь не могут использоваться для одинаково требовательных проблем с питанием.
Схема коннектора
Еще одна связанная с этим проблема проектирования кабельных систем с ближним чипом-это отражение от компонентов вертикальной упаковки: сквозных отверстий BGA, сварочных шариков и капсульных сердечников. Если вы поместите разъем непосредственно в пакет-совместно инкапсулируемый медный кабель или решение для оптического модуля-вы можете избежать этих отражений и решить проблему расширения, тем самым значительно увеличивая запас системы. Конечно, решение CPX должно быть достаточно тонким для размещения под радиатором.
Масштабы PCB расширяются намного медленнее, чем характеристики ASIC с кремниевой CMOS, что требует нового подхода для преодоления этого разрыва. Современные потребности в дизайне, естественно, заставляют дизайнеров использовать совместно упакованные медные кабели для удовлетворения требуемого расширения плотности IO. CPX может достигать более высокой плотности занимаемой площади в разделяемом интерфейсе для сборки из-за различий в аппаратном разложении системы по сравнению с ближним способом. Метод CPX намного сложнее, с использованием небольших разъемов на подложке, что позволяет 512 портов и более высокое количество IO.
При скорости передачи данных 224 Гбит/с CPX имеет более высокую ценность для восстановления системного запаса из отражения упаковки и потерь при маршрутизации PCB. В течение многих лет Samtec разрабатывал технологию непосредственно в упаковке, первоначально для 112 Гбит/с, а теперь для 224 Гбит/с PAM4.
Samtec Si-Fly HD®Разъем был специально разработан для 224 Гбит/с и выше, его можно разместить как рядом с ASIC, так и на самом пакете чипа. В компаунтированных конфигурациях отсутствует проход через печатную плату и, следовательно, не происходит "потерь на дюйм". Конфигурация рулевого управления CPX может сэкономить до 3 дБ потерь при проходе, сварке шариков и маршрутизации печатных плат, что может определить успех или неудачу системы PAM4 224 Гбит/с.
Кремниевый чип помещается на подложку чипа, которая является самой дорогой частью системы, поэтому любой разъем, встроенный в пакет чипа, должен быть очень маленьким. Разъем Si-Fly HD имеет размер 14 мм² и может поддерживать 64 дифференциальных пары (64 двухосных кабеля).
CPX обрабатывается по-другому, потому что разъемы должны быть припаяны к подложке чипа. Разъем Si-Fly HD использует конструкцию хвоста от Samtec для поддержания передовой структурной целостности паяных соединений во время и после пайки. Эта конструкция без сварочных шариков улучшает однородность, повторяемость и колицевые характеристики. Затем медный или оптический кабель вставляется непосредственно в пакет чипа. Конкретные припоя (разработанные для SAC305, но также могут использовать низкотемпературные припои на основе индия), усилительные детали и процессы сборки могут варьироваться в зависимости от применения.
Samtec тестирует свое решение для подключения PAM4 224 Гбит/с на основе модели канала, организованной отраслевыми стандартами, такими как IEEE 802.3. Измерения, выполненные на Samtec Si-Fly HD CPC, превзошли ожидания, и потери при вставке значительно улучшились по сравнению с почти чипом в аналогичной реализации.
Фактически, соединение из верхней части пакета обеспечивает убедительное преимущество потери отражения и вставки. Моделирование конструкции системы и проверка измерений потерь и отражений показывают отличную производительность. Измерение сборки кабеля Si-Fly HD показывает отличные потери вставки в Samtec Eye Speed®Hyper Low Skew Twinax имеет плавное отклонение потерь при вставке.
Потери при вставке являются ключевым фактором при 112 Гбит/с и 224 Гбит/с. Но одним из самых сложных стандартов электрических свойств являются перекрестные помехи. При приводе к сверхвысокой плотности перекрестные помехи обычно увеличиваются из-за близости между контактами. К счастью, измерения, проведенные на Si-Fly HD CPC, показали впечатляющую производительность перекрестных помех. Измерения показали, что Si-Fly HD CPC достиг точной корреляции, а также интегрированную производительность FEXT с шумом перекрестных помех 0, 36 мВ rms, намного ниже целевого значения 224 Гбит/с.
Смещение является еще одной конструкторской проблемой для PAM4 224 Гбит/с, и его влияние может быть значительным. Искажение смещения класса может проявляться как разность задержки внутри разностной пары, асимметрия дополнительных следов во время построения разностной пары или разница в сигнале возбуждения. Конструкция связи и величина отражения определяют значимость воздействия. Диаграммы дифференциального смещения с частотой для полного узла кабеля показывают, что эти уровни смещения создают синфазное отношение сигнала канала в диапазоне от 18 до 36 дБ.
Samtec проводит важные исследования и разработки о влиянии смещения, сравнивая Flyover®Эффекты в двухосных кабелях и трассах печатной платы. К счастью, тесно связанный совместно экструзионный двухосный кабель обладает превосходными характеристиками смещения, и даже в реальных условиях изгиба он может достигать устойчивости импеданса и потерь при вставке, так что смещение полностью находится под контролем реализующего. Это резко контрастирует с другими двухосными кабелями.
Для системы PAM4 224 Гбит/с смещение управления имеет решающее значение для предсказуемой производительности, особенно потому, что один единичный интервал составляет около 9 пс при 224 Гбит/с PAM4. Дизайнеры систем могут использовать CPX и почти чиповые кабели Flyover для снижения смещения соединения до управляемого уровня.
КакАвторизованный дистрибьютор продукции Samtec，БончипВсегда посвящайте себя предоставлению клиентамСовременное высокоскоростное решение для подключенияИВысочайшее качество обслуживания цепочки поставок, Мы глубоко понимаем, что система PAM4 224 Гбит/с предъявляет жесткие требования к подключенной технологии, и для этого мы предлагаем:
Поставка всей продукции
Полная линейка продуктов Samtec Si-Fly HD, включая сопакеты и решения на кристалле
Eye Speed®Полный ассортимент кабельных компонентов Hyper Low Skew
Полная поддержка инструментов тестирования и проверки
Полное предоставление технической документации и руководства по проектированию
Профессиональная техническая поддержка
НашиВысокоскоростная команда экспертов по цифровым сигналамБогатый опыт проектирования высокоскоростного соединения может обеспечить:
224 Гбит/с Консалтинг архитектуры системы
Анализ целостности сигнала и поддержка моделирования
Руководство по проектированию решений для управления тепловой системой
Услуги тестирования и проверки на уровне системы
Гарантия быстрой доставки
Благодаря совершенной системе управления запасами и глобальной логистической сети, мы обеспечиваем заказчикам НИОКР и массовое производство проектовПлавное продвижениеПредоставлениеСамые конкурентоспособные сроки доставкиОбеспечить надежную гарантию для плана листинга продукта клиента.
Услуги с добавленной стоимостью
Технические семинары и обучение продукции
Справочный дизайн и поддержка приложений
Техническая поддержка на месте и анализ неисправностей
Рекомендации по оптимизации затрат и управлению цепочками поставок
Для конструкции 224 Гбит/с Samtec предлагает полный набор подключенных решений, включая флагманский продукт Si-Fly HD с высокой плотностью 224 Гбит/с PAM4 в общей упаковке и почти чип кабельной системы.
Конвертируемая кабельная система обеспечивает передачу сигнала с наименьшими потерями от упаковки до передней или задней панели, обеспечивая при этом наивысшую плотность сигнала. Система Si-Fly HD позволяет системным архитекторам использовать один и тот же разъем электрической подложки, заменяемый медный кабель с коротким/продольным расширением и сменный оптический модуль с расширенным расстоянием/поперечным расширением.
Сопакетирование медных кабельных соединений устраняет потери при вставке в области прорыва BGA и печатной плате. Эта технология делает возможным полный пассивный канал ЦАП 224G для реализации решения на передней панели линейного подключаемого светового модуля с низким энергопотреблением, что может принести большой потенциал для подключения в некоторых новых архитектурах ИИ.
Решение Si-Fly HD со упаковкой использует один и тот же разъем для электрически подключаемых совместно упакованных медных кабелей и/или со-упакованных оптических модулей для достижения высокой плотности и высокой производительности соединения на подложках размером 95 мм x 95 мм или меньше. Он поддерживает до 170 дифференциальных пар на квадратный дюйм и предназначен для подключения высокой плотности и упаковки подложек. Si-Fly HD идеально подходит для использования в коммутирующем модуле в системах, где ожидается узкое место в полосе пропускания 224 Гбит/с.
Si-Fly HD включает в себя кабель Samtec Eye Speed Hyper Low Skew, который характеризуется пенной диэлектрической двухосью и лучшими в отрасли характеристиками целостности сигнала при 224 Гбит/с PAM4.
Почти чиповые решения Samtec Si-Fly HD с плотностью сигнала 60 дифференциальных пар на квадратный дюйм предназначены для использования с традиционными подложками печатных плат. Длина разъема 15,90 мм, глубина 21,65 мм. Si-Fly HD с близкими чипами предоставляет системным архитекторам преимущества в целостности сигнала решения Flyover сверхвысокой плотности, сохраняя при этом традиционные элементы конфигурации системы через площадь, совместимую с печатной платой.
Компонент панели Samtec FOSFP-2 224 Гбит/с PAM4 Flyover поддерживает общую скорость передачи данных до 1,6 Тбит/с PAM4 с использованием технологии кабеля Samtec Flyover и имеет прямые контакты для оптимизации целостности сигнала. Дизайнеры также могут выбрать разъем передней панели модуля подключаемого света FOFSP 1600 от Samtec.
Серия Si-Fly HD также включает в себя систему промежуточных плат Si-Fly HD, поддерживающую 60 дифференциальных пар на квадратный дюйм. Его можно использовать для полных дифференциальных пар или для гибридных конфигураций дифференциальных, односторонних и источников питания. Система промежуточных плат Si-Fly HD идеально подходит для использования между печатными платами и графическими процессорами, например, в сетях блейд-класса.
Задняя панель Si-Fly HD может быть оснащена 32 AWG или 28 AWG Eye Speed Hyper Low Skew Thinax™, Для 64 дифференциальных пар.
Разработчики системы PAM4 224 Гбит/с также используют Samtec Bulls Eye®Высокопроизводительная тестовая система, разработанная для тестирования чипов и систем со скоростью передачи данных 200 Гбит/с, в настоящее время используется для характеристики сигналов до 448 Гбит/с.
Samtec продолжает разрабатывать высокоскоростные и высокопроизводительные соединения на основе постоянно развивающейся модели Агентства по стандартизации. Ключом к достижению скорости сигнала следующего уровня является применение передовых технологий, таких как передовые технологии паяльной пасты. С непрерывным развитием технологий станет возможным достижение скорости 448 Гбит/с и выше, что будет способствовать дальнейшему развитию таких областей, как искусственный интеллект, машинное обучение и высокопроизводительные вычисления.
BONCHIP какВысокоскоростные соединенные продукты SamtecНадежные партнерыВсегда стремится предоставить клиентамСамые передовые технологические продукты и высококачественные услуги цепочки поставок, НашиПрофессиональная командаС глубоким техническим наследием и богатым опытом работы в отрасли, он может обеспечить полную поддержку от проектирования архитектуры до массового производства для проектов PAM4 224 Гбит/с.
Выбор BONCHIP-это идеальное сочетание профессиональной технической поддержки, надежного качества продукции и эффективного обслуживания цепочки поставок!
