224 Gbps或崩溃:Samtec如何利用Ansys HFSS进行高速互连设万博计

“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。

高速互连设计挑战

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。

组成典型的224 Gbps信号通道

此外，还必须考虑以下几个设计细节:

• 哪种PCB层压板最适合特定的应用?
• 什么样的PCB堆叠设计最有意义?
• 应该使用哪种PCB走线类型-中板带线或顶层/底层微带?
• 什么连接器引脚是有意义的?

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 + HFSS优化高速互连设计

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。

万博Samtec NovaRay®极端密度阵列的Ansys HFSS模型

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．