選擇高速背板互連

在通信應用領(lǐng)域，設計工程師一直在尋找滿(mǎn)足人們對提高速度、帶寬和端口密度需求的方法。與此同時(shí)，背板連接器生產(chǎn)商已經(jīng)開(kāi)始供應創(chuàng )新的設計來(lái)滿(mǎn)足需求。一些原始設備制造商正使用新出的工具，像混合動(dòng)力和直連無(wú)中平面的正交系統來(lái)提高其產(chǎn)品的通道性能，降低日趨復雜的中平面設計的整體成本。

從直角到垂直

直角轉垂直背板互連方案使所有系統點(diǎn)間的交叉連接更方便了。這種傳統的背板連接器產(chǎn)品專(zhuān)為工業(yè)標準架尺寸應用設計，這也使之成為了系統設計中的共同選擇。

幾乎所有的連接器解決方案都接受子卡與背板盲配，這些方案按總的定位、鍵控、功率和信號傳遞合理進(jìn)行排序，所有這些排序都符合原始設備供應商對系統可升級性和可擴展性選項的要求。很多背板連接器解決方案支持各種不同的工業(yè)標準插槽寬度，這種標準槽寬支持多個(gè)從子卡尺寸。

這些方案通過(guò)端對端堆棧單塊和/或膠封系統提供線(xiàn)性信號和功率擴展性，以支持大量不同的子卡應用?？偟恼f(shuō)來(lái)，這些常規方案支持在廣泛領(lǐng)域的應用，如數據交換、功率交換，軍用和醫療設備。

選擇背板互連法時(shí)，考慮的基本需求就是單端或差分高速率，單端低速信號、功率和總定位、引導，以及對連接器進(jìn)行全方位封裝。系統級別的最大難題是空間問(wèn)題、PCB的厚度/面積比限制問(wèn)題、PCB路徑限制、功率管理和冷卻/氣流。

當這些方案真正用于各種系統設計時(shí)，端口密度越高對跨背板信號線(xiàn)需求就越大。這也使得信號完整性降低，間距問(wèn)題和層計數升高，最終導致成本超出。

反過(guò)來(lái)，許多連接器生產(chǎn)商面臨的問(wèn)題卻是：怎樣產(chǎn)生高速、高性能的連接器方案，使之占用空間更小，并以較小尺寸在較低成本狀況下來(lái)適應氣流的需求。隨著(zhù)原材料價(jià)格的不斷上漲，連接器制造商想要以更低價(jià)格來(lái)生產(chǎn)更高性能的連接器非常困難，特別是用常規背板互連方案。

正交中平面

正交中平面方案正在大量傳統服務(wù)器、開(kāi)關(guān)和存儲器應用中迅速浮現?，F在，我們的工業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為高速差分架構，連接器方案不僅促進(jìn)了差分信號對從子卡對子卡到中平面的轉變，且依舊保持了通道內信號的完整性。

正交中平面方案很獨特，因為它在保證降低成本和提高信號完整性的前提下，消除了對中平面所發(fā)送信號路徑的需求。較低應用成本的高端口密度是正交結構的最大優(yōu)點(diǎn)。

氣流是正交互連時(shí)的最大問(wèn)題，一旦子卡在中平面的一邊旋轉90要使系統冷卻是非常困難的。

一種解決方案是直連正交連接器，這樣能完全消除中平面以進(jìn)一步改善系統信號的完整性和氣流。另外，傳統系統向純正交系統轉化時(shí)可能造成向后兼容和遺留障礙。

共面/夾層裝置

共面和夾層方案較常用作加強I/O的靈活性和向后兼容性，以及內存儲擴展和核心處理擴展。在很多背板產(chǎn)品系列中，這些方案表現出了和傳統背板連接器一樣的機械性能和電性能，如普通可分離式接口、兼容的引腳、引導和功率選擇。

在夾層方案中，氣流與散熱器決定配對連接器的棧高，這對制造商而言又是個(gè)難題。

由于熱動(dòng)力學(xué)的不斷變化，不同的棧高通常需要跨不同的系統。

在共面方案中，用于子卡內部和外部的I/O端口常決定信號的性能需求，以及共面連接器可獲得的空間。大部分背板連接器產(chǎn)品系列提供平衡裝配接口的直角公選項、PBC印跡/匹配方法和裝配順序，以使電性能和機械連續性能跨越整個(gè)系統。

真正的通道性能

雖然優(yōu)化連接器的電參數已經(jīng)被考慮進(jìn)來(lái)，系統級性能卻是由整個(gè)通道決定的。PCB的接口、芯片封裝和BGA匹配、板路徑都影響通道的性能。

出于對通道行為量化的需要，有幾個(gè)工業(yè)論壇和標準協(xié)會(huì )開(kāi)始處理這個(gè)問(wèn)題，并已經(jīng)產(chǎn)生了兩個(gè)不同的可行方案。

光互連論壇的常用電器接口執行協(xié)議采用了一個(gè)叫作StatEye的方法來(lái)說(shuō)明通道的兼容性，如圖1所示。

圖1 StatEye是Matlab中的一種算法，Matlab可為眼圖提供概率曲線(xiàn)，由此可以看到各量與BER對應的量級。

這個(gè)軟件模擬了一個(gè)特定的通道并使用一個(gè)指定的參考變送器（前或后加重）和接收模型。如果合成的眼圖不與特定的掩膜相干涉，那就可以認為此通道是兼容的。
IEEE802.3工作組為802.3ap 10G背板以太網(wǎng)標準采用了一種不同的方式，那就是為通道轉換功能指定限制線(xiàn)，以及為包含插入損耗脈動(dòng)干擾和插入損耗串擾的參數指定限制線(xiàn)。