Wie man die Anforderungen an Highspeed-Schnittstellen mit Steckverbindern der Serie „Hyper Cool Edge“ erfüllt

Entwickler, die sich mit den prognostizierten Anforderungen an die Datenverarbeitung für die Infrastruktur von Rechenzentren und künstlicher Intelligenz (KI) befassen, erkennen schnell, dass die aktuellen Verbindungslösungen in Bezug auf die Anzahl der Spuren, die Bandbreite und die Stromversorgung begrenzt sind. Die verschiedenen Lösungen sind auch nach Funktionen fragmentiert, wobei die Komponenten unterschiedliche Formfaktoren und Anschlusskonfigurationen aufweisen. Außerdem sind sie schwer zu warten, haben eine begrenzte Kühlung und sind nicht leicht aufrüstbar.

Die Lösung für diese Probleme ist das steckbare Mehrzweckmodul (Pluggable Multi-purpose Module, PMM). Das PMM, das im Standard SFF-TA-1034 der technischen SFF-TA-Arbeitsgruppe der „Storage Networking Industry Association“ (SNIA) beschrieben ist, ist ein standardisiertes Modul, das für die Unterstützung von Highspeed- und Hochleistungshardware in den Bereichen Netzwerke, Telekommunikation, Speicher, KI und Beschleuniger konzipiert ist – allesamt klassische Anwendungen in Rechenzentren.

Das PMM ist so konzipiert, dass es mehrere Highspeed-Datenverbindungstypen, einschließlich PCIe und Ethernet, sowie SerDes-Spurenraten der nächsten Generation von 112 Giga-Transfers pro Sekunde (GT/s) unter Verwendung von PAM4-Signalisierung unterstützt. Es unterstützt außerdem Halbleiterfestplatten (SSDs), Netzwerkkarten (NICs) und Compute Express Link (CXL) für Highspeed-Verbindungen zu Speicher, Beschleunigern und KI. PMMs vereinheitlichen die Unterstützung für all diese Standards, indem sie die Pin-Funktionen, die Platzierung und die elektrischen Eigenschaften innerhalb des Moduls definieren.

Das PMM wird in einem Gehäuse oder Schrank installiert, der mehrere PMMs aufnehmen kann, die über speziell für Hochgeschwindigkeitssignale und -leistung ausgelegte Steckverbinder miteinander verbunden sind. Die Spezifikationen der SFF-TA-1037 definieren diese Anschlüsse. Für Entwickler besteht die Herausforderung darin, eine bekannt gute Quelle für Steckverbinder zu finden, die dieser Spezifikation entsprechen.

Ein bekannter guter Anbieter von SFF-TA-1037-Steckverbindern

Entwickler können SFF-TA-1037-PMM-Steckverbinder aus der „Hyper-Cool-Edge“-Familie von Amphenol beziehen, die Highspeed-Datensignalisierung, Seitenband-Nachrichtenübertragung und Verbindungen für die Stromversorgung unterstützen.

Diese feingerasterten Steckverbinder sind Hot-Plug-fähig und unterstützen eine breite Palette von Board-zu-Board- und Board-zu-Kabel-Modulanwendungen. Die Steckverbinder sind protokollunabhängig und bieten Flexibilität für mehrere Protokollimplementierungen. Sie können mit 32 GT/s (NRZ) und 64 GT/s (PAM4) arbeiten und können auf 112 GT/s (PAM4) aufgerüstet werden.

Die Datenpins der Steckverbinder sind für 29 Volt und 1,1 Ampere (A) pro Pin ausgelegt, bei einer maximalen Anzahl von 12 Pins. Das Gehäuse des Steckverbinders besteht aus schwarzem Thermoplast und bietet die Entflammbarkeitsklasse UL 94 V-O. Sie haben alle vergoldete Kontakte und einen Betriebstemperaturbereich von -40 bis 105°C.

Der HE2G15610V10011 ist ein zweireihiger „Hyper-Cool-Edge“-Steckverbinder mit 158 Positionen, der 156 Signalleitungen und zwei Stromversorgungsverbindungen unterstützt (Abbildung 1).

Abbildung 1: Der HE2G15610V10011 ist ein 158-poliger Hyper Cool Edge-Steckverbinder, der 156 Signalleitungen und zwei Stromanschlüsse unterstützt. (Bildquelle: Amphenol)

Der Steckverbinder unterstützt X16 PCIe 5/6 und Seitenband-Messaging. Er enthält ein Paar 200-Watt-Kontakte, die für die Stromversorgung von CXL-fähigen Geräten, Grafikprozessoren (GPUs) und Beschleunigern geeignet sind.

Die Pinbelegung dieses Steckverbinders ist durch Signalfunktionen definiert (Abbildung 2), wodurch die Kompatibilität mit einer Vielzahl aktueller und zukünftiger serieller Standards gewährleistet ist.

Abbildung 2: Abgebildet sind die Pinbelegungen für die 158-poligen Steckverbinder HE2G15610V10011. (Bildquelle: Amphenol)

Die mit „Signal“ gekennzeichneten Pinbelegungen sind in diesen Positionen für den ordnungsgemäßen Betrieb als Highspeed-Differenzsignalleitungen erforderlich, die in einer Masse-Signal-Signal-Masse-Anordnung (GSSG) konfiguriert sind. Die mit „Masse“ gekennzeichneten Pins sind für die Integrität der Hochgeschwindigkeitssignale erforderlich. Die mit „optional“ gekennzeichneten Pins sind für Seitenbandsignale oder für zusätzliche Stromversorgung verfügbar.

Dieser oberflächenmontierbare Steckverbinder verwendet Kontakte aus einer Kupferlegierung mit einer Goldschichtdicke von 0,76 Mikrometern (µm) (30,0 Mikrozoll (µin)). Der Kontaktabstand beträgt 0,6 Millimeter (mm), und er verfügt über eine integrierte Leiterplattenführung.

Der HE2G10810V10011 von Amphenol (Abbildung 3) ist ein zweireihiger Steckverbinder mit 108 Positionen, der zusätzliche 16 differentielle Sende- und Empfangssignalspuren in derselben GSSG-Verdrahtung unterstützt.

Abbildung 3: Der HE2G10810V10011 ist ein 108-poliger Steckverbinder, der 16 zusätzliche Sende- und Empfangssignalpaare bietet. (Bildquelle: Amphenol)

Dieser Steckverbinder ist eine oberflächenmontierbare Komponente mit der gleichen mechanischen Kontaktgeometrie und Beschichtung wie der HE2G15610V10011, einschließlich eines Kontaktabstandes von 0,6 mm. Neben der Handhabung von PMMs unterstützt es Board-zu-Board- und Board-zu-Kabel-Modulanwendungen, einschließlich SSD, NIC und CXL.

Der dritte Steckverbinder in dieser Amphenol-Serie ist die zweipolige Steckbuchse HE0000210V00011 für die Stromversorgung (Abbildung 4). Diese Steckbuchse wird per Durchkontaktierung montiert und kann 34 A pro Kontakt leiten und 400 Watt übertragen. Die Unterstützung der Stromstärke wird durch acht 0,65 mm breite Kontaktklemmen mit einem Raster von 2 mm ermöglicht.

Abbildung 4: Der HE0000210V00011 ist ein Zweikontakt-Steckverbinder zur Stromversorgung und kann 400 Watt übertragen. (Bildquelle: Amphenol)

Fazit

Die Steckverbinder der Serie „Hyper Cool Edge“ von Amphenol unterstützen aktuelle PMMs und künftige Highspeed-Datenanforderungen mit ausreichender Stromversorgungs- und Signalintegritätsleistung für Highspeed-Schnittstellen.