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Apr 14, 2024

PCIe Gen 1 bis 7 interne Kabel

Von ecady | 25. August 2021 Die PCIe-Schnittstellensignalisierung und die Implementierung der physikalischen Schicht umfassten in der Regel hauptsächlich PCBAs und verschiedene Randsteckverbinder. Allerdings ist jede Signalratengenerierung und

Von ecady | 25. August 2021

Die Signalisierung der PCIe-Schnittstelle und die Implementierung der physikalischen Schicht umfassten in der Regel hauptsächlich PCBAs und verschiedene Randsteckverbinder. Allerdings gab es für jede Signalratengenerierung und assoziative Konnektivität standardmäßige und nicht standardmäßige Verkabelungslösungen, die eine Vielzahl von Anwendungen und zugehörigen Topologien unterstützen. Sogar die älteren ISA-, EISA-, PCI- und PCI-X-Schnittstellenstandards implementierten verschiedene interne Flachkabel mit verwandten Edge-Anschlüssen der älteren Generation vor den verschiedenen PCIe-CEM-Edge-Anschlüssen. Viele dieser frühen Anwendungen umfassten interne kabelgebundene Stromverteilungsoptionen, die oft in den E/A-Flachbandkabelbeinen kombiniert waren.

Neuere Standards wie CXL 1.0 verwenden auch den neuesten PCIe-CEM-Anschluss und damit einige weitere interne Kabel, da PCIe-6.0- und PCIe-7.0-Anwendungen möglicherweise noch in diesem oder Anfang nächsten Jahres eingeführt werden.

Zu den ersten PCIe 1.0-Anwendungen gehörten Produktionsprüfstände für PCIe-Zusatzplatinen, Motherboards, Servergehäuse und Backplane-Extender. Der Kabelanschluss wurde noch wichtiger.

PCIe2,0 5G pro Lane 8x interne Kabel wurden mit PCIe-CEM-Standard-Edge-Anschlüssen an Paddleboards angeschlossen, wodurch normalerweise ein Full-Bus-Extender in einem losen Bündel, flacher bis ovaler 40G-Link-Kabelbaugruppe, entstand. Neue und bessere Twin-Axial-Kabel unterstützen längere Verbindungsreichweiten, siehe Beispiel aus dem Jahr 2007 von Meritec unten.

Zu den PCIe 2.0-Anwendungen gehörten verschiedene eingebettete Computer-Planarkabel für cPCI- und ATCA-Verbindungen sowie verschiedene Formfaktoren und Topologien. Gut abgeschirmte Designs unterstützten externe flache und runde Twin-Axial-Vollbus-Kabelanwendungen.

Interne PCIe 3.0-Kabellösungen waren zahlreich, da es neben eingebetteten Bus-Extendern und Testadaptern viele andere neue Arten von Anwendungen gab. Eine bessere Kontrolle des Übersprechens und interne, mit Flachfolie abgeschirmte Twin-Axial-Kabel stellten zu dieser Zeit einen wichtigen Fortschritt bei Anwendungsverbindungslösungen dar, die in Server- und Speicherboxen eingesetzt wurden. Anwendungsspezifische faltbare Lösungen und Lieferungen wurden auf PCIe 4.0-Inside-the-Box-Anwendungen ausgeweitet. Diese internen flachen, foliengeschirmten Kabel werden immer noch für viele 16GT-, 25-Gbit/s- und 32GT-NRZ-Anwendungen pro Spur verwendet.

Später erfüllten die meisten eng anliegenden, gebogenen, foliengeschirmten, doppelaxialen Kabelkonfektionen weder die Anforderungen an das Link-Budget noch die weitreichenden Anforderungen an das Link-Budget oder die Reichweite, konkurrierten nicht gut und erreichten vor allem solche mit 56G PAM4 oder 112G PAM4 pro Spur und höheren Geschwindigkeitsraten aufgrund der Reichweite Link-Budget-Begrenzung bei jeder gefalteten und gebogenen Falte mit einem Verbrauch von 0,5 dB oder im schlimmsten Fall. Gerade interne Kabelbaugruppen schnitten besser ab.

PCIe4,0 16GTs NRZ pro Spur x16 internes Kabel mit CEM-Anschluss für 256G-Links ca. 2017. Flachbandkabel mit feinerem Rastermaß erforderten ein besseres Kabelabschlussdesign, insbesondere im Hinblick auf symmetrische Strukturen und Prozesse des Erdungskabelabschlusses. SI-Design. Um eine bessere und schnellere automatisierte optische Inspektion für Inline-Produktionsprüfgeräte zu ermöglichen, verwenden Hersteller häufig klare Polymermaterialien wie Silikon.

Adapterkabelbaugruppen für PCIe 5.0 x16 auf GenZ 4C 1.1-Stecker verfügen über verschiedene Stromversorgungsoptionen, die mit PCIe CEM r5.0 32GT NRZ-pro-Lane-Edge-Steckern kompatibel sind. Die 5 RSVD-Pins sind wichtig für die Unterstützung des sogenannten Flex-Bus-Systems. 12-V- und 48-V-Stromversorgungsoptionen sind als interne Kabeloptionen angegeben. Die GenZ SFF TA 1002-Steckertypen mit kleinerem Formfaktor funktionieren gut mit 56G PAM4 und mehrere mit 112G PAM4 pro Spur. Siehe unten Konzeptbild ca. 2019.

PCIe6,0 Die PAM4-Pro-Lane-Spezifikationen für 64GTs sind fast vollständig und sollen im Laufe des Jahres 2021 veröffentlicht werden. Viele neue Anwendungen und Produkte für interne Kabelkonfektionierung und Steckverbinder werden derzeit entwickelt. Beispielsweise werden Adapterkabel oder Kabelbäume für den PCIe 6.0 CEM x16-Stecker für mehrere M.2-Stecker entwickelt. Man fragt sich, ob der SFF TA 1002 x32-Stecker oder ein anderer Typ der nächste PCIe 7.0 CEM-Stecker für die neuesten internen PCIe-Kabeldesigns wird.

Zu den neuen Anforderungen an die Verpackung von Systemen mit kleinerem Formfaktor gehören sehr heiße Innenräume mit strengeren Routing-Anforderungen innerhalb der Box. Viele weitere interne Hochgeschwindigkeits-IO-Kabelbaugruppen werden für Leistungsfähigkeiten von zwei Generationen entwickelt, z. B. 53G und 106G oder 56G und 112G oder 128G und 224G. 8-, 16- und 32-spurige Verbindungen scheinen sehr gute Wachstumsprognosen zu haben, insbesondere interne steckbare Anschlusskabel mit SFF TA 1002-Typ am anderen Ende.

Glücklicherweise hat mindestens ein großer Anbieter einen neuen Typ eines sehr leistungsstarken Twinax-Flachkabels entwickelt, das interne Kabelbaugruppen PCIe 6.0 64GT und möglicherweise PCIe 7.0 128GT sowie externe 56/112G-DAC-Anwendungen pro Spur unterstützen kann. Das neue Twinax-Kabel Optamax™ von Luxshare Tech unterstützt nachweislich eine genaue und stabile SI-Leistung im gefalteten Zustand sowie bei aktiven Biegeanwendungen. Sie bieten eine große Menge an Testdaten, die über die Testprogramme vieler Unternehmen hinausgehen.

Es scheint, dass ihre Stimulationsmodelle trotz aller umfangreichen Testverfahren sehr nahe an ihren tatsächlichen physikalischen Messungen lagen. Dies ist eine besondere Leistung, da die Branche in den letzten zwei Jahren stark mit fehlerhafter 100G-Signalisierungsmodellierung, Stimulation und recht unterschiedlichen Ergebnissen bei realen Messtests zu kämpfen hatte. Ein großes Lob also an ihr Team!

Diese Art von Break-Through-Performance-Rohkabel ermöglicht die verschiedenen engen Verlegungen von Kabelbaugruppen innerhalb der Box in kleineren und engeren Formfaktoren wie PECL, EDSFF, OCP NIC, Ruler und mehreren anderen.

Die Verwendung einiger der besten und neuesten Leiter- und dielektrischen Isolationsmaterialien, symmetrische Designs, toleranzkontrollierte Prozesse, Prozesskontrolle, Inline-SI-Volltests, aktive optische Inspektion und Histogramme unterstützen offenbar eine wachsende Familie von Kabeltypen, die verschiedenen Telcordia- und TIA/EIA-Tests unterzogen wurden , ISO- und Tier-1-Benutzerlabore mit mehreren Testregimen pro Anwendungssatz. Es scheint, dass die optimierte Umhüllung das Signal bis zu seinen Anschlusspunkten schützt und die dielektrische Isolierung über ein feines symmetrisches Gedächtnis verfügt. Sehen Sie sich unten die ausgewogene Option 2021 an.

Der Funktionsumfang der Optamax Twinax-Familie umfasst:

PCIe7,0 Interne Kabellösungen mit 128 GTs PAM4 pro Spur können optische Verbindungsoptionen wie COBO OBO oder verschiedene CPO-Typen im Inneren der Box umfassen. Wahrscheinlich könnte das interne Optamax-Twinax-Kupferkabel potenzielle PCIe 7.0 128GTs und 128G PAM4 mit kurzer Reichweite innerhalb der Box und vielleicht innerhalb der Rack-Anwendungen unterstützen? Zumindest im Moment handelt es sich hier um eine aufstrebende Birds of a Feather-Entwicklungsmaßnahme.

Einige Beobachtungen

Der Trend zur Verwendung schnellerer Signalisierung und breiterer 16- und 32-spuriger IO-PHY-Schnittstellen wird wahrscheinlich den Bedarf an mehr Strom- und Steuerschaltkreisen erheblich erhöhen. Die Verwendung eines internen GenZ-Verbindungssystems mit kleinerem Platzbedarf, das 256-Lane-Schnittstellen unterstützt, unterstützt möglicherweise einige neue Hyperscaler DataCenter-Systeme besser, während PCIe nur 128 Lanes unterstützt.

Ein höherer interner Kabelverbrauch erfordert möglicherweise den Einsatz einer sehr schnellen Produktionslinie, ähnlich den Herstellungsmethoden für Hochgeschwindigkeitskabel für Verbraucher. Quellen müssen Qualitätszuverlässigkeit sowie Produktlebenszykluskosten- und Margenziele bieten.

Derzeit verwendet der CXL-Beschleunigerlink die neueste PCIe-CEM-Steckerrevision. Bei dieser CXL-Verbindung handelt es sich in erster Linie um eine interne Anschluss- und Verkabelungsanwendung, da GenZ mit dem CXL-Konsortium eine Vereinbarung getroffen hat, in erster Linie eine externe Link-Schnittstelle für Inter-Rack-Topologien zu sein. Aber werden CXL-Entwickler auch die SFF TA 1002-Anschlüsse und -Kabel oder andere Typen verwenden, um PCIe 7.0 128GT pro Lane-Leistungen zu erreichen, oder werden GenZ oder beide PCIe ablösen?