¿Cómo deben abordar los diseños de servidores cada vez más complejos la complejidad del ensamblaje interno de cables de alta velocidad?

Los entornos informáticos actuales exigen a los dispositivos de clase empresarial un nivel de sofisticación sin precedentes para aumentar su complejidad. A medida que aumentan las velocidades de transmisión de datos, la complejidad se ve agravada por las limitaciones de rendimiento impuestas por los materiales estándar. Las velocidades de datos más altas requieren tiempos de subida más rápidos, lo que se traduce en una mayor pérdida de señales de alta velocidad. Aunque esta deficiencia puede subsanarse utilizando laminados de alto rendimiento, los resultados no son tan espectaculares y los costes han aumentado drásticamente. Los procesadores y placas base más recientes manejan más entradas/salidas (E/S), lo que se traduce en un aumento de la densidad de cableado y diseño de las placas de circuito impreso. Además de PCI Express®, las aplicaciones de almacenamiento a bordo pueden intentar enrutarse a SAS de alta velocidad. Las señales de E/S PCIe o SAS pueden experimentar pérdidas basadas en la longitud del canal debido a las mayores distancias que deben recorrer dentro del chasis del servidor. El uso de retimers PCIe es una opción, pero conlleva un mayor coste y complejidad. Los retimers no son una solución adecuada para la informática de alto rendimiento porque aumentan la latencia de la transmisión de señales. Estos requisitos contradictorios hacen que los diseños de PCB estén más congestionados. Aumentar el número de capas también es una opción, pero supone un lastre en cuanto a coste y rendimiento. Reducir la anchura de la alineación no es una buena opción porque reduce aún más la distancia que puede recorrer la señal a la misma velocidad de transmisión de datos. Los conectores coaxiales muy finos CABLINE®-VS II son un sistema de conectores coaxiales diferenciales de alta velocidad de cable a placa que se adapta mejor a las necesidades mecánicas y de rendimiento de los dispositivos informáticos de clase empresarial.

¿Qué debe hacer un arquitecto de sistemas? En los últimos años, ha aumentado la tendencia a utilizar conjuntos de cables internos de alta velocidad. Al mismo tiempo, el comité T-10 SAS del Instituto Nacional Estadounidense de Normalización (ANSI) establece cada vez más normas industriales para los sistemas de cable a placa. SAS 4 corresponde a 22,5 Gbps y tiene componentes que pueden soportar esta especificación. Otros, como PCI Express (PCIe), tienen componentes no especificados, pero suelen ser componentes de tipo SAS. PCIe 3.0 tiene una especificación de 8 Gbps, pero no interconecta conjuntos de cables; PCIe 4 tiene una especificación de 16 Gbps y es el estándar PCIe que define el sistema interno de conjuntos de cables. PCIe se utiliza para conectar procesadores a controladores SAS y otros periféricos, como unidades de procesamiento gráfico (GPU) de propósito general, que pueden ocupar hasta 16 carriles de PCIe (32 pares más frecuencia y tierra), sobre todo en dispositivos de misión crítica y/o alto rendimiento. Los servidores de clase empresarial actuales tienen la capacidad de consolidar varias GPU en un único chasis. Ensamblar las GPU en placas de circuito impreso es poco práctico debido al desgaste de éstas y a la distancia necesaria entre todos los componentes del sistema.

Los conjuntos de cables diferenciales dobles pueden llenar este vacío y ofrecer más opciones mecánicas para las configuraciones de GPU: como el consumo de energía y la disipación de calor del sistema aumentan con el procesador y la GPU, la configuración es una consideración importante. El flujo de aire también es fundamental y no puede bloquearse. El reto de los ensamblajes de cables es cumplir los requisitos mecánicos y de conectividad sin obstruir el flujo de aire. Por tanto, es importante tener en cuenta los criterios mecánicos en las proximidades del conjunto de cables. La baja altura, las bajas pérdidas, la densidad y la flexibilidad son características deseables. Algunos conjuntos de cables requieren un cableado complejo a través de un sistema, exigen radios de curvatura mayores y ocupan más espacio. Algunos conjuntos de cables son de baja altura pero requieren un plegado fino. La mayoría de los conjuntos de cables no tienen una flexibilidad de 360 grados o utilizan conductores sólidos para aumentar la rigidez del cable.CABLINE® CA-II Extremely Fine Coaxial Wire-to-Board Connectors tienen un apantallamiento EMI de 360 grados, lo que proporciona una mayor flexibilidad en las configuraciones a bordo.

Los conjuntos coaxiales extremadamente finos tienen un largo historial de uso en portátiles y otros dispositivos, con velocidades de transmisión de hasta 20 Gbps cuando se utiliza USB-C. Los cables coaxiales pueden conducirse a través de diferenciales minimizando al mismo tiempo el impacto en las funciones de integridad de la señal. Los conjuntos coaxiales extremadamente finos ofrecen ventajas similares a los conjuntos de doble eje, pero con la flexibilidad añadida que aporta el cable trenzado en la mayoría de los casos. También hay que tener en cuenta el coste reducido de los PFC, una ventaja añadida de las economías de escala en el mercado de la informática móvil. El rendimiento de los conjuntos coaxiales muy finos mejora con la terminación directa. Esto elimina las pérdidas en la placa de circuito impreso y reduce la necesidad de terminaciones adicionales en la misma. Estas discontinuidades y fuentes de reflexión adicionales pueden degradar la integridad de la señal. Los conjuntos de cables están disponibles en configuraciones planas, en haz o híbridas para configuraciones de cables. Los conectores ofrecen terminaciones de muy baja altura, lo que permite lanzamientos en ángulo recto con apantallamiento total a alturas inferiores a 2 mm, terminaciones de apantallamiento vertical con enclavamiento y otras características. Las posibilidades de aplicación son muy variadas e incluyen montajes de puente directo en placas transversales, así como montajes de baja altura que pueden tenderse bajo la placa base, entre la placa de circuito impreso y el chasis, o entre la pieza y la pared lateral del chasis. También hay disponibles cables resistentes a altas temperaturas para ayudar a resolver todos los problemas relacionados con la temperatura en la aplicación, lo que permite configurar los conectores muy cerca del procesador.

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