高带宽连接器:整理重要的东西
超速驾驶是本期的主题信号完整性期刊(SIJ)，对于连接器来说，速度是设计中最需要考虑的问题。随着连接器变得越来越小，越来越密集，同时处理更快的速度，信号干扰和串扰很有可能会增加。今年早些时候，SIJ主持了一个关于连接器特性的小组会议，1由Eric Bogatin主持，小组成员Steve Krooswyk, Samtec公司高级SI设计工程师;Vivek Shah, Molex新产品开发铜解决方案业务部总监;Amir Asif, Cadence多领域系统分析首席产品工程师。最近，我还采访了Samtec的技术策略师Scott McMorrow和Amphenol的SI工程经理Michael Rowlands，以了解最新的高带宽连接器。以下是每个人对什么是新的，什么是真实的，什么是我们应该担心的想法的汇编。
高带宽连接器的技术挑战比比皆是。224 Gb/s连接器最大的技术挑战可能是在连接器、PCB和整个系统中保持超过制造公差的性能。McMorrow说，对于任何224 Gb/s的设计，实验的公差研究设计是强制性的，并且连接器和断线区域的公差实际上受到PCB工艺技术的限制。在设计中应该注意什么?特征对准，信号垫连接器擦拭和公差区域，回钻桩深度和电路板周长路由公差。
Rowlands指出了当今连接器面临的一些额外技术挑战，即控制阻抗的重要性，因为即使是最微小的不匹配也会导致高频信号损失。他还指出，随着信号密度和数据速率的增加，功率密度也在增加，“随着功率密度的增加，热量也会显著上升，因此散热问题也是一个很大的挑战。”
功绩数字
最关键的指标是损耗(包括有效回波损耗、插入损耗和回波损耗)和串扰。Rowlands指出，这些因素会影响大多数其他指标，如果它们看起来不错，那么几乎所有其他指标都会看起来不错。McMorrow补充说:“具有破线区域(BOR)的板载串扰和歪斜性能将是224 Gb/s互连设计和通道性能的成败特征。”
模型
设计人员希望将连接器的良好机械模型带入仿真，以便他们可以分析连接器如何与电路板堆栈、焊盘堆栈接口，以及它将如何执行。在小组讨论中，Bogatin问道，在何种带宽下，这种“最后一英寸”开始成为影响连接器性能的主导因素，而不是连接器本身?所有小组成员都同意将14ghz或28gb /s作为截止点。高于该带宽/数据速率，将连接器和PCB一起建模是至关重要的。Krooswyk说，真正的问题是边界处的阻抗和串扰共振，“如果您的连接器有串扰共振，除非PCB同时包含在模型中，否则无法正确建模。”Shah对此表示赞同，并补充说，理解分析的最终目标也很重要，并指出在你想要进行多少模拟与你获得的准确性之间存在权衡。Cadence的Asif对此表示赞同，他说，如果你有模型，就把它带进来，而不是单独运行模拟，因为用渠道设计模拟一个集成模型是最佳实践。
模型的可用性如何?本文介绍的所有连接器公司(Samtec、Molex和Amphenol)都为其连接器提供了测量和模拟的s参数模型。
McMorrow报告说Samtec提供了所有新连接器的非嵌入式测量，这些连接器的模型与测量指标相关。由于许多224 Gb/s连接器将包含在双轴电缆组件中，Samtec提供了这些基于电缆的完整链接的模型，包括其关于PCB应用，电缆AWG和电缆长度的假设。在小组讨论中，Krooswyk还指出，Samtec在网站上提供了其连接器的高速特性报告。
对于Amphenol, Rowlands指出，虽然他们提供了模拟的s参数标准，但也可以使用测量模型，但它们通常存在因果关系和噪声缺陷，这使得难以在通道中进行分析。Molex还为客户提供测试报告以及模型特性报告。沙阿指出，对于批量生产的产品，链接在他们的网站上;对于较新的项目，它是根据NDA发布的。
为了保护其设计的知识产权，连接器制造商通常会提供其产品的加密机械模型，以便集成到仿真中。一些设计师对模型的加密版本表示担忧，怀疑它们的准确性。Shah说，Molex不会在差分对的结构上妥协，因为这会影响模拟的精度。相反，他们通过减少成对的数量来简化。Krooswyk同意Shah的观点，加密模型不会牺牲精度，他指出:“你不会在PCB和连接器之间放置人工波端口边界，你可以一起解决所有问题，这将给你最准确的结果。”Asif (Cadence)向设计师保证，虽然模型的细节对用户是隐藏的，但它们对仿真工具是透明的。
如何使用模型
工程师如何将连接器制造商的模型整合到他们的仿真中?
Rowlands表示，工程师可以在任何读取s参数的工具中使用安费诺的模型，例如Matlab、ADS、ANSYS和各种免费下载工具。McMorrow报告说，Samtec的s参数模型也可以与任何使用s参数模型的系统模拟器一起工作，他说:“此外，对于那些希望在建模中更加保真的客户，Samtec将提供加密的Ansys HFSS和非加密的HFSS 3D布局模型，用于Ansys工具套件中的3D全波建模。”
最后一个外卖
无论设计如何，重要的是要考虑直接通向连接器的区域，以提供最佳的信号完整性。用PCB模拟连接器，并考虑到通向连接器的一切(通过、走线、焊盘堆栈等)有助于获得最佳结果。此外，与连接器一起使用的测试夹具的设计很重要，因为您将希望该测试夹具没有噪音或反射。好消息是，高带宽连接器的制造商提供了大量的支持材料、关于使用仿真工具的建议、断开建议和技术支持，以确保最佳设计。
参考文献
1.联机小组讨论:实用连接器表征技术，信号完整性学报，2021,Web，//www.lambexpress.com/events/188-online-panel-practical-connector-characterization-techniques．
