適合高速高密度應(yīng)用的可插拔I/O接口解決方案

　　作為網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和電信設(shè)備應(yīng)用中的高速I/O連接，可插拔I/O接口的優(yōu)勢(shì)非常明顯。它的特點(diǎn)是帶有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備I/O接口，可插拔模塊和線纜連接方式靈活，可以選擇光纖或銅纜鏈路。它同時(shí)支持多種數(shù)據(jù)傳輸速率以及以太網(wǎng)、光纖通道和InfiniBand等多種協(xié)議。因此，集成商可利用其根據(jù)不同應(yīng)用需求設(shè)計(jì)線纜結(jié)構(gòu)。當(dāng)前，數(shù)據(jù)通信設(shè)備對(duì)帶寬需求的飛速增長(zhǎng)，促使了可插拔I/O接口迅速更新?lián)Q代，以期利用更小的封裝實(shí)現(xiàn)更大的吞吐量。

目前，包括單端口以及單排堆疊式高密度多端口SFP屏蔽籠的小封裝熱插拔(SFP)產(chǎn)品線業(yè)已成熟，工業(yè)應(yīng)用十分廣泛。它們的主板上都包含了高速信號(hào)連接器和電磁干擾屏蔽籠。隨著市場(chǎng)對(duì)功能和數(shù)據(jù)傳輸速率要求的日益提高，泰科電子公司為用戶提供了全新的SFP解決方案，包括：用于端口指示的集成光導(dǎo)管、提高信號(hào)完整性的改進(jìn)型連接器、減少電磁干擾的增強(qiáng)型EMI彈片，以及面向熱管理的跨越式散熱片技術(shù)。

從數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到每秒10Gb開始，泰科電子公司就一直積極研發(fā)10Gb串行標(biāo)準(zhǔn)(XFP)和基于XAUI的 10Gb標(biāo)準(zhǔn)X2 MSA。XFP實(shí)現(xiàn)了單通道10Gbps的傳輸速率，同時(shí)也對(duì)信號(hào)完整性和EMI電磁干擾提出了新的挑戰(zhàn)。該問題最終可以通過對(duì)使用低損耗連接器和導(dǎo)電襯墊得以解決。協(xié)議速度的提高促進(jìn)了SFP+接口的發(fā)展，并且將SFP對(duì)8X光纖通道及10G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)等應(yīng)用的支持能力提高到了10Gbps。高數(shù)據(jù)傳輸速率下的EMI電磁干擾的控制問題，也通過增強(qiáng)型EMI彈片和橡膠襯墊得到了解決。與SFP類似，SFP+也具有單端口以及單排堆疊式的高密度多端口屏蔽罩可供選擇。

為了滿足市場(chǎng)對(duì)更高密度的高速可插拔解決方案的需求，四通道SPF接口(QSFP)應(yīng)運(yùn)而生。這種4通道的可插拔接口傳輸速率達(dá)到了40Gbps。很多XFP中成熟的關(guān)鍵技術(shù)都應(yīng)用到了該設(shè)計(jì)中。

QSFP可以作為一種光纖解決方案，并且速度和密度均優(yōu)于4通道CX4接口。由于可在XFP相同的端口體積下以每通道10Gbps的速度支持四個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳輸，所以QSFP的密度可以達(dá)到XFP產(chǎn)品的4倍，SFP+產(chǎn)品的3倍。具有4通道且密度比CX4高的QSFP接口已經(jīng)被InfiniBand標(biāo)準(zhǔn)所采用。

　　圖1：一個(gè)QSFP應(yīng)用所包含的組件。

泰科電子公司利用上述可插拔接口研發(fā)了直連式線纜組件。直連式線纜放棄了傳統(tǒng)的接收器，不再通過接收器把光纜或銅纜組件接入系統(tǒng)，而是通過編程滿足終端不同應(yīng)用需求。對(duì)于短距應(yīng)用來說，銅線纜是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的解決方案，它既可以不包含均衡，也可以設(shè)置為有源或者無(wú)源的均衡。目前泰科電子可以為QSFP接口提供有源的PARALIGHT光纜，而且無(wú)需使用接收器、光纖接口等相關(guān)設(shè)備。

圖1展示的是一個(gè)QSFP應(yīng)用，通常情況下，可插拔I/O接口的組件包括： 　　 一個(gè)主機(jī)板連接器 　　 一個(gè)屏蔽籠或?qū)к?，用于控制EMI干擾和指示觸合插頭 　　 一個(gè)觸合插頭?？梢允强刹灏谓邮掌骰蛑边B線纜組件?？刹灏谓邮掌餍枰幸粋€(gè)配合的線纜組件。

附件包括散熱片、光導(dǎo)管、防塵罩以及EMI屏蔽罩等。

一個(gè)設(shè)備可以通過多種方式配置I/O端口，以達(dá)到提升密度的目的。如圖2所示，并聯(lián)式籠的相鄰端口共用同一個(gè)側(cè)壁，因此每個(gè)端口在底板上的寬度均較小，排列比單列式緊密。層疊式的端口和并聯(lián)式排列同樣緊密，同時(shí)在豎直方向上增加了一排端口。層疊式籠集成了一個(gè)連接器，通過壓接固定在PCB板上。另一個(gè)常用的方式是在PCB板兩面都設(shè)置端口，通常稱為“背對(duì)背式”，在這些配置中，采用表面貼連接器用于提高電氣性能。具體例子請(qǐng)參閱SFP+的介紹。

　　圖2： 四種不同的I/O端口配置比較。

為了展示現(xiàn)今所能實(shí)現(xiàn)的速度/密度比例，我們將并聯(lián)式1x3 QSFP籠以“背對(duì)背”方式配置，可將36個(gè)QSFP端口植入到1U的機(jī)箱中，從而實(shí)現(xiàn)了在1U機(jī)箱中提供144通道、每通道速率高達(dá)10Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸性能。

對(duì)于高速度高密度接口產(chǎn)品，泰科電子公司在上海已經(jīng)建立了一支卓越的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，同時(shí)我們的絕大多數(shù)高速度高密度接口產(chǎn)品也是在中國(guó)生產(chǎn)。所以我們現(xiàn)在不但可以為客戶提供符合標(biāo)準(zhǔn)或市場(chǎng)通用的高速度高密度接口產(chǎn)品，而且可以根據(jù)客戶的特殊要求為中國(guó)客戶在國(guó)內(nèi)快速有效的提供全套的定制產(chǎn)品服務(wù)。（Michael Walmsley）