隨著對帶寬需求的不斷增加，對系統(tǒng)內(nèi)更高數(shù)據(jù)速率的需求也在不斷增加。曾經(jīng)1到3Gbps，接著轉(zhuǎn)向到4到8 Gbps，現(xiàn)在我們接近28 Gbps，并預(yù)計(jì)進(jìn)入56 G。這一趨勢最近被推動到DesignCon 2018，許多參展商展示了以112 Gbps運(yùn)行的互連 PAM 4。
雖然數(shù)據(jù)通信和電信行業(yè)正在努力推動這些前沿的數(shù)據(jù)速率，但要實(shí)現(xiàn)這一性能遠(yuǎn)比說起來困難得多。設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)包括PCB上的路由復(fù)雜性，以及對更高層數(shù)的潛在需求。對于更長的走線長度，可以采用具有較低介電常數(shù)和重新定時(shí)器的更具奇特性的PCB材料，以減輕降級信號損失。所有這些因素都會增加系統(tǒng)成本。
除了材料和成本之外，設(shè)計(jì)師還經(jīng)常面臨成品尺寸減小的挑戰(zhàn)。移動和手持設(shè)備的激增推動了這一趨勢，以及電信、高功率計(jì)算機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、航空航天和國防，甚至工業(yè)應(yīng)用等行業(yè)的新要求。
此外，新的高數(shù)據(jù)速率芯片組(當(dāng)然設(shè)計(jì)為產(chǎn)生盡可能少的熱量)仍然產(chǎn)生熱量。這些通常需要更多更大的散熱器，這進(jìn)一步使設(shè)計(jì)困境復(fù)雜化。
顯然，對更小、更高帶寬PCB的不斷增長的需求推動了互連行業(yè)的研發(fā)。微間距和高速互連系統(tǒng)的銷售穩(wěn)步增長。有趣的提醒是大多數(shù)高速互連也是微間距。但是，互連的間距越小，實(shí)現(xiàn)更高帶寬就越困難。
更小更緊的間距互連系統(tǒng)帶來了一系列新的電氣挑戰(zhàn)，例如串?dāng)_和插入損耗。這主要是由于一個(gè)差分對與下一個(gè)太接近，從而減少了布線空間，減少了接地引腳。
與許多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)一樣，有幾種方法可以解決這個(gè)問題：
PCB布局
設(shè)計(jì)師可以通過對其電路板布局進(jìn)行戰(zhàn)略性考慮來緩解這些問題。精心規(guī)劃的走線設(shè)計(jì)和布線、接地位置、過孔等可提高PCB數(shù)據(jù)速率。PCB設(shè)計(jì)策略超出了本文的范圍，但存在大量工具、資源和人員來協(xié)助這項(xiàng)工作。例如，Samtec擁有Signal Integrity Group和Teraspeed Consulting來協(xié)助解決這些問題。
高速微間距互連設(shè)計(jì)
盡管小型化和更高數(shù)據(jù)速率的目標(biāo)存在沖突，但連接器制造商可以在性能和占用空間尺寸方面取得平衡。
這些連接器設(shè)計(jì)策略的一個(gè)例子是名為EdgeRate®的接觸。該接觸設(shè)計(jì)用于更高周期的應(yīng)用，同時(shí)適應(yīng)更高的帶寬。例如，0.8mm間距邊緣速率互連的額定值為56 Gbps PAM4。在帶寬和間距之間實(shí)現(xiàn)這種平衡的方法之一是在塑料體中設(shè)計(jì)和放置銷。具體而言，Edge Rage接觸的薄而窄的切割邊緣并排放置。這使平行表面積最小化，這減少了寬邊耦合和串?dāng)_。
提高連接器性能
用于實(shí)現(xiàn)高帶寬微間距互連的其他連接器設(shè)計(jì)策略包括但不限于：
· 在設(shè)計(jì)的早期階段執(zhí)行多個(gè)模擬循環(huán)，以便在開始昂貴的加工過程之前準(zhǔn)確地量化產(chǎn)品性能。
· 連接器配對時(shí)，最小化接觸區(qū)域中的過孔stub。從機(jī)械角度來說，過孔stub越長，可靠性越好，但是過孔stub是一種像天線一樣的電氣負(fù)荷。
· 簡化接觸幾何形狀，以提高信號路徑性能。
· 縮短引腳長度以最小化信號必須傳播的距離。
· 盡可能包括不對稱的占位和接觸;交替設(shè)計(jì)減少了引腳行之間和行之間的成對對的串?dāng)_。換句話說，占位應(yīng)該驅(qū)動連接器性能。
· 優(yōu)化連接器分支區(qū)域(BOR)。將連接器視為鏈路中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn);不僅關(guān)注節(jié)點(diǎn)，還關(guān)注鏈接。
· 在空間允許的情況下，將共同的地平面插入連接器。
塑料成型的產(chǎn)品顯然會影響連接器的性能。在其他問題中，我們仔細(xì)考慮以下屬性：
· 適用于RoHS的高溫塑料
· 匹配Dk以獲得所需的阻抗控制
· 溫度和時(shí)間的尺寸穩(wěn)定性
最重要的是，信號路徑(和連接器接觸)越短越直，信號完整性能越好。但平衡作用是連接器必須具有足夠的正向力和拔出力，以及具有一定程度的堅(jiān)固性。后面的考慮通常會降低信號完整性性能。
