使用光学推进电子封装使VPX带宽提升450%
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当今，有源电子扫描天线 (AESA) 雷达、红外搜索和跟踪 (IRST) 以及监视系统的信号处理要求非常苛刻。这种情况要求设计人员将更多的处理能力和电子设备压缩到VPX (ANSI/VITA 46) 和OpenVPX (ANSI/VITA 65)系统中。一个答案是使用新一代3U外形的VPX 卡，由于符合即将推出的VITA 66.5标准的几个新的光互连，它提供了更多的带宽。这些互连——集成了高密度MT插芯接口和24通道光收发器——采用四级电子封装，将在半尺寸连接器模块内实现高达900 Gb/秒的双工数据吞吐量。与使用最新铜VITA 46.30兼容互连的背板相比，该速率几乎是线性带宽能力的四倍。 使VPX的四级电子封装达到光速 虽然 VITA 标准继续改进 VPX 系统电子封装中使用的铜合金互连，但不断发展的VITA 66“点”标准正在为光互连做同样的事情。先进的光连接器为VPX背板和模块提供了更高带宽和其他光技术固有优势的优势，其中包括： 除了高信号完整性和稳健性外，光纤还提供密度和带宽优势，这在数据密集型 VPX 应用中极具吸引力。 例如，具备一个带有VITA 46.30 兼容的 MULTIGIG RT 3 高速背板连接器的 3U VPX 模块，该连接器采用铜合金触点。每个半尺寸连接器使用八个印刷电路板 (PCB) 晶片，提供 16 个差分对。每对能够支持 25 Gb/秒的双工带宽，总双工带宽达到 200 Gb/秒。 首先将其与采用即将推出的半尺寸 VITA 66.5 E 型光纤连接器的3U VPX模块进行比较，用于0.800英寸卡对卡间距应用。较小的尺寸可实现更高的密度，其中两个 24 芯 MT 插芯可实现 24 个双工通道。每个通道能够提供 25 Gb/秒的双工带宽，总双工带宽达到 600 Gb/秒，与最新的铜互连相比，带宽增加了 300%。 即将推出的 VITA 66.5 D 型光纤连接器可为 1英寸间距应用提供额外的带宽能力(图 1)。这些连接器在一个半宽连接器模块内最多可容纳三个 24 光纤 MT 插芯，提供多达 36 个双工通道，在相同的线性空间中实现高达 900 Gbps 的速度，与符合 VITA 46.30 的铜缆相比，带宽增加了 450%互连。
图1：VITA 66.5 D 型3MT 半尺寸连接器 这种带宽的大幅增加是在 VPX 系统的电子封装中的三级、四级和五级实现的。 按照惯例，互连发生在电子封装方案的两个级别之间。在第一级，基本电路元件，例如集成电路 (IC) 芯片，永久且直接连接到其引线，例如芯片载体的框架。在第二级，设备连接到 PCB。在第三级，电路板连接在一起。子系统在第四级连接在一起，而在第五级，子系统与系统的输入/输出 (I/O) 接口连接。最后，在第六级，系统从一个盒子到另一个盒子进行物理连接，距离从厘米到公里不等。 除了在第五级板载 I/O 模块和第六级光纤网络中明显使用光学器件外，光学器件还可用于其他电子封装级别： 第一级：应用芯片上芯片载体的光学等效物涉及直接连接激光二极管或连接到波导的光电检测器芯片。可以使用光子“倒装芯片”技术，或者可以在这些互连中对齐切割的光纤。 第二级：实施光学可能涉及可插拔收发器——例如单通道 SFP 或基于 MT 的并行中板收发器——并且可以包括这些收发器内的子组件。 三级和四级：光互连的进步使三级板边解决方案与四级子系统相结合成为可能。VPX 插件模块和背板之间的这些高级光学互连显着扩展了带宽。 这种带宽提升是光互连 VITA 标准发展的直接结果。特别是，VITA 66.5 解决了三级和四级接口，而 VITA 87 定义了五级接口。 阵列和并行收发器 为了增加密度，板级和系统级设计通常从笨重的分立连接器转向使用更小、封装更密集的圆形和矩形连接器的基于阵列的解决方案。新的连接器模块设计可以将光信号集成到背板接口的公共块中。与传统的并排解决方案相比，该块在插槽中占用的空间更少。这种趋势正在影响 VPX 系统中的三级、四级和五级。对于小空间中的高光纤数，光学柔性电路可用于支持紧弯半径并通过容纳多达 12 层堆叠和多达 6 个光纤交叉来简化布线。 |
