如何将信号清晰度带入高性能连接器设计?
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笔者最近写了一份有关112G信号完整性的白皮书,介绍了广泛的Cadence技术,涵盖了很多的内容,包括从112G SerDes设计IP(DIP),到通道的IBIS和AMI模型,再到用于复杂连接器和电缆3D分析的Clarity 3D Solver。在写白皮书时,笔者按照给定的方式使用了连接器。 设计人员将它们安装在板上,并将其整合到信号完整性分析中。 但是连接器也必须进行设计。一方面,它们是塑料和金属导体的机械组件。另一方面,是要分析它们的电磁结构。因此,笔者与Jason Chan进行通话,他现在在我们的硬件验证小组工作,但几年前,他是Amphenol的连接器设计师。
连接器设计 Jason告诉我,由于规范有冲突,连接器设计很难。正如他对我所说: 从表面上看,连接器确实没意思。它只是模制塑料和冲压金属。但是,这些高速连接器却被要求以低成本进行设计,而且它的性能也必须与昂贵的微波连接器类似。 连接器的设计必须考虑到信号完整性问题。SerDes发送器和接收器中的均衡器根本无法解决某些问题。特别是,回波损耗仅会让接收端的噪声容限变得很小,因为从未到达接收器的信号部分在均衡期间显然没有用。串扰是单独信号之间的干扰,它是无法通过均衡来补偿的,因为它的发生频率与信号大致相同(假设攻击方也以相似的数据速率运行),太快了,均衡器无法进行调整和补偿。 连接器的设计经历了三个阶段,具体取决于该阶段中可用的计算能力,以及用于有限元网格划分和分析的算法的复杂程度。 连接器设计是一个复杂的问题,因为从信号损耗和串扰的角度出发,它们必须具有良好的性能,但是它们通常是由便宜的组件制造的,如Jason上文所述:塑料和冲压金属。设计用于高速SerDes的连接器之所以如此具有挑战性,是因为它们必须以低廉的价格,经济实惠地批量生产,但是112GHz是微波频率,而无法使用昂贵而笨重的微波连接器。实际上,由于112G使用PAM-4信令,因此符号速率实际上为56 Gsymbols /秒,但是每个符号都传达两个字节(4个值,即PAM4中的4个值)。
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