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万博ANSYS的博客
2021年4月19日
“我需要曲速,斯科特先生!”——詹姆斯·提比略·柯克
有了这一命令——《星际迷航》作品中最著名的台词之一——蒙哥马利·斯科特和NCC-1701工程部门将修复曲曲引擎以拯救船员。虽然是科幻小说,但曲速的概念说明了对更快数据速率的持续需求。
在当今的现实世界中,全球通信网络的基础是以尽可能快的速率路由数据的信号通道。自2020年夏天以来,通道数据速率为224 Gbps已经成为现实。虽然距离投产还有几年时间,但开发224 Gbps半导体和高速互连解决方案的竞赛已经开始。
作为广泛的高性能和高速互连解决方案的提供商,Samtec的设计工程师必须优化整个信号路径,而不仅仅是配对的连接器对。如下图所示,信号路径有许多组成部分:收发器和接收器、模到封装转换、球栅阵列(BGA)断开区域、印刷电路板(PCB)走线、连接器断开区域和连接器对本身。
此外,还必须考虑以下几个设计细节:
尺寸是另一个设计限制。外形因素持续减少,因此连接器间距越来越密集。较小的音高有其自身的问题,如串扰和插入损耗。这主要是由于一个差分对接近下一个,减少了布线空间,并减少了接地引脚。
与任何工程决策一样,总会有权衡。最细微的细节都会影响信号通道和224 Gbps的互连性能。例如,如果PCB板从MEGTRON 6变为MEGRTON7,可能会降低介电常数(Dk)。这对整体信号通道和连接器性能有何影响?它可能有帮助,也可能没有。
任何数量的设计决策都会影响每秒千兆位的信道数据速率性能。因此,确定正确的技术方法非常重要。值得庆幸的是,MCAD/ECAD软件的状态为迭代产品开发和优化提供了多个设计和模拟周期。
Samtec的机械工程师首先使用行业标准MCAD工具设计新一代互连解决方案。设计师概念化、创建、验证和迭代复杂的3D结构。这种方法有助于预测真实世界的物理行为。机械模型移植到ECAD工具,如万博Ansys基于用高频电磁场分析和优化三维结构。
Ansys HFSS中最先进的网格求解器的灵活性使Samtec能够优化高性能互连设计。万博与精密MCAD工具一样,在HFSS中调整组件和通道宽模型可以优化性能。
哪些设计变量是可以调整的?连接器接触几何-引脚宽度和厚度,塑料宽度和厚度-可以简化,以提高信号路径性能。连接器内较小的引脚长度使信号必须传播的距离最小化。工程师可以优化连接器BORs。材料介电值-金属引脚,PCB走线,通孔等-都可以实时调整。
作为设计实例,Samtec采用Ansys HFSS最大限度地提高了万博信号完整性(SI)的性能0.80 mm NovaRay®超高密度阵列产品系列.Ansys HFSS的灵活性可以根据所万博需的结果分析多种引脚类型。第一个引脚简化了BOR的设计。第二个改进了在更高数据速率下的SI性能。注意下面的插图。调整过孔,PCB堆叠和其他设计功能,使整体通道数据速率分析。
Ansys HFSS的准确性还可万博以改善互连产品的设计。求解器的精度可以达到远低于制造公差的误差水平,这允许虚拟原型。先进先出(FIFO)原则适用:准确的设计输入导致改进的产品设计。
从Samtec的角度来看,Ansys HFSS是一个确万博定性求解器。设计可以处理小的调整,而不必每次都从头开始。三高货不会因为一点零钱就炸了。这些特性和可靠性有助于Samtec更好地理解连接器的设计过程。设计输入调整最小化输出异常。
Samtec认为HFSS是3D EM求解器的基准。工程师可以依赖HFSS输出。因此,Samtec利用HFSS精度提供可预测的相关测量频率高达110 GHz。注意测量和模拟差分插入损耗(IL)之间的相关性Samtec NovaRay®SI评估试剂盒.在> 50 GHz下的IL < 3db,证明NovaRay提供了一条达到224 Gbps的运行路径。
Samtec的设计技术与Ansys HFSS的灵活性和准确性相结合,证明224 Gbps互连解决方案就在眼前。万博的确是曲速。
如需了解更多互连产品设计工作流程,请查看已录制的网络研讨会:实用端口,完美的性能.
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