Comment les conceptions de serveurs de plus en plus complexes doivent-elles prendre en compte la complexité de l'assemblage des câbles internes à grande vitesse ?

Les environnements informatiques d'aujourd'hui exigent un niveau de sophistication sans précédent de la part des appareils d'entreprise afin d'améliorer leur complexité. À mesure que les débits de données augmentent, la complexité est encore exacerbée par les limites de performance imposées par les matériaux standard. Des débits de données plus élevés nécessitent des temps de montée plus rapides, ce qui entraîne une perte plus importante des signaux à grande vitesse. Bien qu'il soit possible de remédier à ce problème en utilisant des stratifiés haute performance, les résultats ne sont pas aussi spectaculaires et les coûts ont augmenté de façon spectaculaire. Les nouveaux processeurs et cartes mères gèrent davantage d'entrées/sorties (E/S), ce qui entraîne une augmentation de la densité du câblage et de l'agencement des circuits imprimés. En plus de PCI Express®, les applications de stockage embarquées peuvent essayer d'acheminer des signaux SAS à haut débit. Les signaux d'E/S PCIe ou SAS peuvent subir des pertes liées à la longueur du canal en raison des distances plus longues qu'ils doivent parcourir à l'intérieur du châssis du serveur. L'utilisation de retimers PCIe est une option, mais elle s'accompagne d'un coût et d'une complexité accrus. Les retimers ne constituent pas une solution adéquate pour l'informatique de haute performance, car ils augmentent la latence de la transmission des signaux. Ces exigences contradictoires alourdissent la conception des circuits imprimés. L'augmentation du nombre de couches est également une option, mais elle est coûteuse et peu performante. La réduction de la largeur de l'alignement n'est pas une bonne option car elle réduit encore la distance que le signal peut parcourir au même débit de données. Les connecteurs coaxiaux très fins CABLINE®-VS II sont un système de connecteurs coaxiaux différentiels fil-carte à haute vitesse qui convient le mieux aux performances et aux besoins mécaniques des appareils informatiques de classe entreprise.

Que doit faire un architecte de système ? Ces dernières années, la tendance est à l'utilisation d'assemblages de câbles internes à grande vitesse. Parallèlement, de plus en plus de normes industrielles sont établies par le comité T-10 SAS de l'American National Standards Institute (ANSI) pour les systèmes câble-carte. SAS 4 correspond à 22,5 Gbps et dispose de composants capables de prendre en charge cette spécification. D'autres, comme PCI Express (PCIe), ont des composants non spécifiés, mais sont généralement des composants de type SAS. PCIe 3.0 a une spécification de 8 Gbps, mais n'interconnecte pas les assemblages de câbles ; PCIe 4 a une spécification de 16 Gbps et est la norme PCIe qui définit le système d'assemblage de câbles internes. PCIe est utilisé pour connecter les processeurs aux contrôleurs SAS et à d'autres périphériques, tels que les unités de traitement graphique (GPU) à usage général, qui peuvent occuper jusqu'à 16 voies PCIe (32 paires plus la fréquence et la masse), principalement dans les appareils critiques et/ou à haute performance. Les serveurs d'entreprise actuels ont la capacité de consolider plusieurs GPU dans un seul châssis. L'assemblage des GPU sur des PCB n'est pas pratique en raison de l'usure des PCB et de la distance requise entre tous les composants du système.

Les assemblages de câbles différentiels doubles peuvent combler cette lacune et offrir davantage d'options mécaniques pour les configurations GPU : Comme la consommation d'énergie et la dissipation de chaleur du système augmentent avec le processeur et le GPU, la configuration est un élément important à prendre en compte. La circulation de l'air est également essentielle et ne peut être bloquée. Le défi des assemblages de câbles est de répondre aux exigences mécaniques et de connectivité tout en évitant les obstructions de flux d'air. Il est donc important de prendre en compte les critères mécaniques à proximité de l'assemblage de câbles. La faible hauteur, la faible perte, la densité et la flexibilité sont autant de caractéristiques recherchées. Certains assemblages de câbles nécessitent un câblage complexe à travers un système, exigent des rayons de courbure plus importants et occupent plus d'espace. Certains assemblages de câbles sont de faible hauteur mais nécessitent un pliage fin. Les connecteurs CABLINE® CA-II Extremely Fine Coaxial Wire-to-Board Connectors sont dotés d'un blindage EMI à 360 degrés, ce qui permet une plus grande flexibilité dans les configurations embarquées.

Les assemblages coaxiaux extrêmement fins sont depuis longtemps utilisés dans les ordinateurs portables et autres appareils, avec des vitesses de transmission pouvant atteindre 20 Gbps lors de l'utilisation de l'USB-C. Les câbles coaxiaux peuvent être conduits à travers des différentiels tout en minimisant l'impact sur les fonctions d'intégrité du signal. Les assemblages coaxiaux extrêmement fins offrent des avantages similaires aux assemblages bi-axiaux, mais avec la flexibilité supplémentaire qui vient avec le fil toronné dans la plupart des cas. Il faut également tenir compte de la réduction du coût des PFC, un avantage supplémentaire dû aux économies d'échelle sur le marché de l'informatique mobile. La performance des assemblages coaxiaux très fins est améliorée par la terminaison directe. Cela élimine les pertes sur le circuit imprimé et réduit le besoin de terminaisons supplémentaires sur le circuit imprimé. Ces discontinuités et sources de réflexion supplémentaires peuvent dégrader l'intégrité du signal. Les assemblages de câbles sont disponibles en configurations plates, groupées ou hybrides pour les configurations de fils. Les connecteurs offrent des terminaisons de très faible hauteur, permettant des lancements à angle droit avec un blindage complet à des hauteurs inférieures à 2 mm, des terminaisons de blindage vertical avec verrouillage et d'autres caractéristiques. Les possibilités d'application sont vastes et comprennent des assemblages de cavaliers directs sur des cartes traversantes, ainsi que des assemblages de faible hauteur qui peuvent être acheminés sous la carte mère, entre le circuit imprimé et le châssis, ou entre la pièce et la paroi latérale du châssis. Des câbles résistants aux hautes températures sont également disponibles pour résoudre tous les problèmes liés à la température dans l'application, ce qui permet de configurer les connecteurs à proximité du processeur.

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