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连接器正在向高速低功耗化深入

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发表于 2019-6-22 15:39:03 | 显示全部楼层 |阅读模式

互联网新的应用领域,如高清电视的兴起,将不断推动传输速度的要求. 10Gb的以太网将会被提升到40Gb100Gb,甚至1Tb. 整套硬件也会被要求相应更新. 面临的挑战是,如何找到合适的方案来保证高速信号在传输过程中不失真,损耗小.这种电子工业传输速度高速化,功率密度化将会对连接器产生怎样的影响呢?

过去二十年,高速信号和电源连接器经历了非比寻常的转变. 工业标准2mm背板连接器主要被设计用在不高于1G频率的场合. 对于更高的频率, 允许一定串扰水平的环境, 可通过增加专用的地线pin来实现,但pin数的增加使得成本急剧增加,产品变得很笨重. 随着差分技术的快速导入,触发新一代高速连接器的高速膨胀,差分技术高速连接器的特点是,将地线层溶入到连接器内部,改善噪声隔离,提高信号密度.安费诺的TCS VHDM HSD和泰科电子的Z-Pack HM-Zd高频连接器将带宽扩到3.125Gb/s.法码通(FCI) AirMax VS 高频连接器把空气用作绝缘介质,将端子错位,取消内部屏蔽, 给高频连接器领域带来不小的轰动。

连接器是否要屏蔽至今还争论不休,故这个领域的连接器厂商提供带屏蔽和不带屏蔽的产品给客户选择. 随着客户对传输速度的要求越来越高,连接器供应商不断优化微调他们的产品, 调整的内容有:采用软干涉(compliant pin)连接电路板技术(电路板的孔可以做得更小); 用定制的塑胶来补偿信号倾斜(Skew); 推荐在电路板扩孔(counterbore). 半导体技术的发展(尤其是preemphasis&equalization), 使连接器厂商能够展示他们更高频率的产品.

背板连接器市场经历了新界面暴增时代,这些新界面连接器是为了迎接新一代应用的竞争而准备. 在这个领域主要有4个厂商: Amphenol TCS, FCI, Molex, Tyco Electronics. 他们均能供应20Gb/s的连接器.

目前几乎没有量产的领域要求这么高的传输速度,但是这种高性能的连接器却给了未来系统更新的空间,对系统设计者很有吸引力.

高速背板连接器是新系统硬件的至关重要零件,一旦在系统设计阶段被选上, 很可能无法用别家的连接器替换. 因为在10Gb/s以上工作频率,若连接器的内部结构不同,传输性能会大不一样. 有鉴于此,设备厂商与他们主要连接器供应商达成协议,要求连接器供应商共享设计和生产方面的知识产权,在设计和生产上具备足够的一致性以保证界面的互换性及高速传输的兼容性. 这种要求连接器供应商之间共赏连接器技术的做法是史上少见的,创了历史先河,很可能是未来连接器产业的发展趋势.

材料和产品结构技术的发展拓宽了电缆组件的带宽和提高电缆组件的传输速度. 采用被动和主动的信号调理(signal conditioning)技术,铜件电缆能够提供速度高于10Gb/s距离高达24米性价比优越的方案.

当铜件连接器接近它本身固有的极限时,带宽几乎不受限的光纤连接器被认为将取代铜件连接器. 然而铜件连接器的极限不断被延伸的事实一次又一次令光纤零件供应商失望. 尽管如此,光电转换器的价格不断下降及带宽不断增加必定会使光纤连接器在I/O, 甚至背板领域成为铜件连接器的有力竞争者, 但恐怕没有人能准确预计具体什么时候出现这种情景. 近年来,电缆密度高的数据中心和服务器群场合使系统设计者考虑到光纤线缆的尺寸大小和重量优势.

曾经有些年,电源连接器生存在较小的利基市场. 大部分主要的连接器厂商供应标准的电源连接器,而少数几个供应商则完全专注于这个连接器领域. 这个时期的电源连接器的主要特点是,个头很大,应用欠灵活性,成本高,难于量化. 系统设计者往往选择一家连接器厂商. 厂家经常将额定电流标得较大(实际应用达不到规格值), 这种局面在之后一段时间发生极大的变化.

这种标准的连接器极受市场欢迎,市场进一步反馈电源连接器应具备如下特点:高导电率;具有灵活性的模块设计---以致轻微的模具调整便能生产出客户所要的定制产品,便于与信号连接器组合组成客户所需的电源信号混合连接器;连接器塑胶外壳很矮---占用更小的空间及有利于空气流通,提高散热能力和载流能力. 基于市场对新型电源连接器的青睐,主流的电源连接器厂商大力扩展此类连接器. 传统的电源连接器厂商加速导入对用户更加友好,更具灵活性的产品. 有几款电源连接器,塑胶外壳内部被掏空并且开了很多缝和孔,极利于空气流动,载流能力甚为理想.

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