고속 커넥터 디자인 (25Gb/s에서는 모든 것이 다르다) 1/3

고속 커넥터시스템 디자인

커넥터 디자인

디자인 요소

전기적 특성	디자인 요소
Inductance	단자 피치, 단자 길이, 단자 물질, 단자 단면
Capacitance	단자 피치, 단자 서핑 지역(G와 S 사이), 하우징 유전 상수, 하우징 디자인
Shield	쉴드 디자인, 인터페이스/쉴드 디자인

  디자인 요소가 결과를 결정한다.
  전기적 요구 사항이 다음을 만족하는가?

	요구 사항
주파수 영역	I/L, R/L, Isolation, Mode Conversion
시간 영역	Impedance Control, Crosstalk, Skew, Prop delay
방사	FCC type 76 emission testing

 

신호 대 그라운드 비

  신호 대 그라운드 비는 크로스톡, 임피던스 제어, density, mode conversion 등의 주요 키 이다.

SI 저하 원인(source)

• 표면 실장 패드, 프레스핏 비아, 매이팅 인터페이스, 에지 카드 컨택 패드 등 인터페이스
• 리드 프레임 지오메티리 변환
• 메카니컬 특징
• PCB 물질, 스텁, 표면 roughness, weave, routing

전송선과 전송선 모드

Simple 전송선

• 도체 2개, 전송선 모드 1개

Complex 전송선 구조

• 도체가 다중 신호 또는 그라운드로 할당된다.

• 예: 도체 3개
  2개의 전통적 전성선 모드
  differential mode(의도 된 모드)와 common mode(의도 되지 않은 모드)

• 더 많은 도체는 일반적으로 원치않은 더 많은 모드를 만든다.
  2 그라운드(G1, G2)는 전송선 모드를 지원할 수 있다.
  가능한 한 간단한 전송선 구조를 유지하도록 노력한다.

해야할 것

타겟 정의:

• L과 C 디자인(slow speed serial links) → impedance와 prop dleay 디자인(faster links)

• 요즘 links는 시스템 혹은 채널 디자인 접근법이 요구된다. 이런 타입의 접근법은 링크 있는 부품(요소)의 성능을 기술하기 위해 s-parameter 모델을 사용한다. 궁극적으로 이것은 링크 자체를 eye opening과 BER(bit-error-rate)을 보면서 분석하는데 사용된다.

• 비아, 전송선, 런치 패드 등 모두가 커넥터와 상호작용하기 때문에, 이런 아이템은 같은 데이터 레이트에서 살펴 보아져야 한다. 이것들은 모두 커넥터 디자인과 상호작용해서 시스템 성능에 인터랙티브한 영향을 준다.

가장 중요한 것(항상 trade-off 관계에 있다):

• 임피던스 제어/크로스톡/손실 등은 대역폭,I/L, R/L, noise와 직접적인 관련이 있다.

• PCB 비아, routability, 전송선 길이 같은 외부 요소는 고속에서 커넥터 성능에 중요한 역할을 한다. 그래서 디자인 분석에서 배제될 수 없다.

간단히 말해, 모든 것이 중요하다.

지터와 지터 소스

• 이벤트의 예상 시간과 실제 사이의 차이는 시간 축에서 eye를 닫는다.

• 고속 어플리케이션은 long highly dispersive channel로 구성될 수 있다.
  - I/O’s : Connectors, Cabbles, PCB’s at both ends
  - Backplane: Connectors/vias, long PCB runs, 직각, 메저닌 구조

• 지터는 “dispersive” 채널 특성의 결과이다.
  - dispersive channel: 주파수 의존적 행동을 하는 채널
  - 주워진 s-parameter가 만들 dispersion의 양을 이해 하려면, 신호의 context와 그것과 관련된 대역폭과 인코딩(8B10B, 64-66)이 보여져야 한다.
  
  

기존 기술 차용

• 새로운 커넥터를 디자인 할 때, 기존의 디자인을 차용해서 디자인 골을 만족할 수 있다. 이것은 툴링/제조 비용을 절감해 준다.

• 예: VHDM 백플레인 제품은 현재 differential과 single ended system 어플리케이션에 모두 사용되고 있다. 더 빠른 differential 제품에 대한 시장 요구에 답하기 위해서, 이 기본 디자인을 변경해서 최대 differential 성능을 낸다.

새로운 기술 창조

• 때로는 기존 기술이 한계까지 가 있는 경우가 있다. 디자인 요구를 채우기 위해서 “clean paper” 디자인 접근이 종종 필요하다.

• 예: 시장은 매우 빠르고, 잘 균형맞고, 크로스톡이 적은 differential 커넥터를 원한다. 시장 요구에 따라서 고속 성능과 줄어든 노이즈 등을 갖도록 plated plastic을 활용한 새로운 제품이 개발되었다.