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Cables Flyover™: Inevitable, pero no sencillo

La mayoría de los diseños funcionan bien con las placas multicapas FR4, pero como Samtec demostró en DesignCon 2019, el bleeding edge que interconecta las señales en funcionamiento en 28 gigabits por segundo (Gbps) y mayores necesita reconsiderarse. O, en el caso de la solución de Samtec, una desviación completa de las señales con el uso de cables FlyoverTM que retiran completamente las señales del panel posterior, desde el chip hasta el conector fuera del sistema.

La función de los cables Flyover es la de aislar las señales de las limitaciones de las placas de circuito impreso (placas CI). Mientras las velocidades de la señal aumentan, la constante dieléctrica se convierte en un problema y se les debe dar forma a los rastros y desviarlos para evadir la EMI o EMC, el acoplamiento de la señal y la diafonía. Recientemente, el cambio de NRZ a la modulación de la codificación PAM4 para un servidor de panel posterior ha dificultado enormemente cubrir los requisitos de inestabilidad y ruido sobre cualquier longitud de placa CI de utilidad, a pesar de los enormes avances de caracterización y ecualización (Figura 1).

Figura 1: Mientras aumentan las tasas de señalización para PAM4 (56 Gbits/s) y más, las placas CI se vuelven más costosas y menos confiables, y como consecuencia, también son aumentadas por los cables Flyover. (Fuente de la imagen: Samtec Inc.)

El concepto de Flyover fue concebido por Samtec para su línea FireFlyTM. Involucra el diseño de cables y conectores específicamente para manejar las señales de alta velocidad y, luego, desviar estos cables por encima y a través de la placa. Esto reduce los gastos en las placas CI al reducir sus requisitos de material y especificaciones, mientras añaden literalmente flexibilidad a las interconexiones de alta velocidad.

En DesignCon, Samtec mostró una conexión Flyover de 112 Gbps desde un Credo Pelican II SERDES de productos estándares específicos para los clientes (ASIC) a un conector de panel delantero (Figura 2).

Figura 2: La demostración con el cable Flyover de Samtec en la DesignCon estuvo conformada por un cable (azul) de 112 Gbps desde un ASIC a una interfaz de panel frontal, que estuvo por encima de las placas CI que se encontraban por debajo. (Fuente de la imagen: TechWire International)

En el núcleo de la demostración de la tecnología con cables Flyover se encuentra el diseño del cable axial retorcido de baja pérdida y baja distorsión. A los 28 gigahertz (GHz) tiene ~13 dB de pérdida de inserción comparado con el diseño de trayectorias de una placa CI del panel posterior (Figura 3).

Figura 3: Una comparación del cable de baja pérdida y baja distorsión de Samtec con un diseño de trayectorias de una placa CI del panel posterior muestra ~13 dB menos de pérdida de inserción para el cable axial retorcido Flyover en 28 GHz. (Fuente de la imagen: Samtec Inc.)

Se mostraron los resultados de la demostración en DesignCon y son impresionantes (Figura 4).

Figura 4: La pérdida de inserción de la demostración de Flyover muestra 15 dB de pérdida en los 28 GHz con la modulación PAM4. Las alturas del cable Eye son todas mayores que 125 millivoltios (mV). (Fuente de la imagen: TechWire International)

La pérdida de inserción de la demostración de Flyover muestra 15 dB de pérdida en los 28 GHz con la modulación PAM4. Las alturas del cable Eye son todas mayores que 125 mV y la tasa de error de bits del sistema entero es de 7.05e-09 antes de la corrección de errores de envío (FEC), lo que representa de 4 a 5 pedidos de magnitud mejores que las especificaciones.

Diseño del cable Flyover

La demostración de DesignCon utilizó 12 pulgadas del cable axial retorcido de ultra baja distorsión Eye Speed de 34 CAE (AWG) (Figura 5). Sin embargo, en ocasiones, cómo funciona una solución es tan interesante como lo que esta hace.

Figura 5: El cable de axial retorcido de Samtec tiene muchas características para asegurar la integridad de la señal hasta 112 Gbps, como se demuestra en DesignCon 2019. (Fuente de la imagen: Samtec Inc.)

Al hablar con Danny Boesing, el director de mercadeo de productos Samtec, este afirmó que el axial retorcido era capaz de transportar señales más rápidas a cualquier CAE (AWG) que cualquier otro cable del mercado. Podría tener razón, pero tenía curiosidad con respecto a cómo trabajaba.

Existen un par de características que uno podría esperar, tales como cubiertas por extrusión de altas temperaturas (esos servidores pueden calentarse), una barrera adicional metalizada y, debajo de eso, un escudo de aleación de cobre “avanzado”. Por debajo del escudo, los dos cables conductores son recubiertos en una constante dieléctrica baja (Dk), propileno-etileno fluorado (FEP) o material perfluoroalcoxialcano (PFA). Una de las características de estas formulaciones es que estos pueden ser fundidos procesados.

Sin embargo, una gran parte de la “salsa secreta” de Samtec se basa en los conductores de cobre laminados en plata. No puedo decir exactamente qué es (ya que sigue siendo un secreto) pero el término “coextruido” es claramente citado en las publicaciones de la empresa, que le señala la dirección correcta al curioso.

Aun cuando pudiera seguir siendo un secreto, en ocasiones las innovaciones simplemente parecen ser buenas ideas, especialmente luego de que uno se da cuenta de cómo funciona. A menudo el toque "mágico" es simplemente cuestión de la ejecución de cada una de las ideas factibles para realizar el mejor producto posible. En este caso solo se trata de cables de alta velocidad.

Espere más anuncios por parte de FireFly de Samtec con las Comunicaciones por fibra óptica venideras (OFC). Mientras tanto, aquí se encuentra una guía de diseño de aplicación FireFly disponible para ayudarlo a comenzar con el concepto de Flyover en el dominio óptico.

Acerca de este autor

Image of Patrick Mannion Después de iniciarse en la ingeniería, Patrick Mannion ha estado analizando la industria electrónica durante más de 25 años, con un enfoque editorial informado para ayudar a los ingenieros a gestionar los riesgos, contener los costos y optimizar los diseños. Anteriormente director de marca y vicepresidente del grupo de electrónica de UBM Tech, ahora proporciona servicios de contenido personalizado.
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