日趨複雜的伺服器設計

Server design
CABLINE-VS II
CABLINE®-VS II 極細同軸線連接器是一個
高速差分同軸線對板連接器系統,
最適合企業級計算設備的性能和機械需求。

現今的計算環境對於企業級設備提升其複雜程度的要求,已達到了前所未有的高度。隨著資料傳輸率的提高,受標準物料所限制的性能進一步加劇了複雜性的問題。

更快的資料傳輸率需要更快的上升時間,這也導致更多高速訊號的損耗。雖然這個缺陷可以使用高性能的層壓材料來進行彌補,但成效並不顯著且成本大增。新款的處理器及主機板會處理更多的輸入/輸出(I/O),使PCB的佈線和佈局密度有所增加。除PCI Express®外,板載儲存應用可能會嘗試佈線至高速SAS。PCIe或SAS I/O訊號可能因需要在伺服器底部通過較長的距離而導致出現伴隨通道長度的損耗。採用PCIe重計時器是其中的一個選擇,但隨之而來的卻是成本和複雜程度的增加。

由於重計時器會增加信號傳輸的延遲,因此並不能為高性能計算提供充分的解決方案。

這些相互抵觸的需求使得PCB設計更加擁塞。增加層數也是一個選擇,但卻會為成本及性能帶來衝擊。由於減少走線寬度會導致在相同的資料傳輸率下進一步縮短信號到達的距離,因此並不是一個好的選擇。而以增加走線寬度來作為補救的話則會增加PCB的擁塞問題,亦會發生和導致來自小間距的元器件的佈線問題。


系統架構師應該做什麼?


在最近幾年可以看到高速內部電纜元件應用的增加趨勢。與此同時,由例如美國國家標準協會(ANSI)的T-10 SAS委員會就電纜對板系統亦設定了越來越多的工業標準。SAS 4能對應22.5Gbps,並具有能支援此規格的零件。


其他例如PCI Express(PCIe)具有非指定的元件 ,但通常是SAS型的組件。PCIe 3.0的規格為8GTps,但不能互連電纜組件。PCIe 4的規格為16GTps,並且是首個界定了內部電纜元件系統的PCIe標準。


PCIe被用作將處理器連接至SAS控制器和其他週邊設備,例如一般用途圖形處理器(GPU)。GPU最多可以佔用PCIe的16條通道(32對再加上頻率和接地),多數應用在關鍵任務和/或高性能設備上。現今企業級伺服器已經可以將多個GPU合併到底盤內。由於PCB損耗和所有系統元器件之間需要一定的距離,將GPU組裝到PCB是不切實際的。
 

Server Architecture and Chassis

 

雙差分電纜元件可以填補此空隙,亦為GPU配置提供了更多機械選項。由於系統的電源消耗量和散熱都會隨著處理器和GPU上升,因此配置是一個重要的考慮因素。氣流亦是關鍵所在,不能有所阻擋。使用電纜元件的挑戰,就是在於如何既能滿足機械和連接上的要求,又能避免產生氣流的阻擋。

因此,考慮電纜元件附近的機械標準是十分重要的。低高度、低損耗、密度和靈活性都是希望能被滿足的功能。部分電纜元件需要複雜地佈線通過某個系統,要求更大的折彎半徑,佔用更多的空間。部分電纜元件雖然是低高度,但卻需要精細的折迭。大部分電纜元件不具有360度的靈活性,或為了增加電纜的剛性而採用固體的導體。

CABLINE-CA II
CABLINE® CA-II 極細同軸線對板連接器具
有360度的EMI遮罩,提供板上配置的
最大靈活性。

在手提電腦和其他設備上使用極細同軸元件已經有很長的歷史,在採用USB-C的情況下,傳送速率更可高達20Gbps。同軸線既能通過差分驅動,又能將對訊號完整性功能的影響減至最低。極細同軸組件的優異性與雙軸組件相近,但由於極細同軸元件多數採用絞線,因此大大增加了靈活性。此外還需要考慮的便是極細同軸元件成本下降這個由移動計算市場的規模經濟所帶來的最大好處。

極細同軸元件的性能因直接端接而得以提升。這樣能消除PCB損耗的情況,並能減少與PCB關連的額外端接。這些多餘的不連續性與反射源都會降低信號完整性。

電纜元件的電線配置備有平面式、綁定式或混合式的構造。連接器提供了極低高度的端接,讓高度低於2mm的全遮罩的直角發射成為可能,並提供了帶鎖存的垂直遮罩端接與其他功能。

應用的可能性廣泛,包括在橫跨板上的直接跳線器元件、以及可以在PCB和底盤之間的主機板之下佈線或在零件和底盤側壁之間佈線的低高度的元件。亦提供抗高溫的電纜,以助解決所有在應用時有關溫度的問題,使連接器可以配置在處理器的附近位置。

若需要更多資訊,以及I-PEX連接器如何選型以符合您的系統需要,請聯繫您的I-PEX Connectors業務代表或“聯繫我們”進行諮詢。