Stopy miedzi, w tym miedź berylu i brąz fosforowy, zapewniają wystarczającą elastyczność i mogą być stosowane do szybkiego tłoczenia i formowania produktów. Różne materiały poszycia od złota do cyny zmniejszają odporność na kontakt, zwiększają trwałość i zapobiegają korozji. Kable miedziane można niezawodnie zakończyć za pomocą różnych technik, w tym lutowania, zaciskania, usuwania drutu i lutowania. Obwody miedziane wbudowane w wielowarstwowy materiał laminowany PCB umożliwiają połączenia o wysokiej gęstości. Komponenty na tych płytach są produkowane przy użyciu szybkiego zautomatyzowanego sprzętu i lutowane przez lutowanie falowe. Projektowanie i tworzenie niezawodnych obwodów miedzianych na przestrzeni lat dało ludziom zaufanie do medium i globalnego łańcucha dostaw składającego się z różnych producentów.
Miedź jest doskonałym materiałem, ale ma swoje ograniczenia. Wraz ze wzrostem prędkości systemu, przewody miedziane zaczynają wykazywać niekorzystne cechy. Oprócz prostej rezystancji DC, czynniki takie jak zmiany impedancji, przesłuchy od przodu do tyłu, pochylenie, jitter i zakłócenia między symbolami często pogarszają jakość sygnałów cyfrowych. Ponadto należy rozwiązać problemy EMI i pętli uziemienia.
Wraz ze wzrostem szybkości transmisji danych każdy z tych negatywnych czynników staje się większy, skutecznie ograniczając fizyczną długość kanału. W ciągu ostatnich kilku lat projektanci systemów zaczęli wprowadzać ponad 25 Gb/s aplikacji. Biorąc pod uwagę różne czynniki, utrzymanie prędkości transmisji sygnałów cyfrowych staje się coraz poważniejszym wyzwaniem.
Połączenia światłowodowe za pomocą fotonów zamiast elektronów są omawiane od wielu lat. Modulowana wiązka światła, która przesyła informacje cyfrowe, zawsze była środkiem wyboru dla bardzo dalekobieżnych połączeń, podczas gdy kanały miedziane wymagają wielu punktów wzmocnienia i starają się zmniejszyć zniekształcenia. Inżynierowie nadal szukają sposobów na wydłużenie żywotności miedzi. Wykonalność światłowodu w kanałach krótko- i średniego zasięgu jest celem inżynierów od wielu lat. Ulepszenia w transmisji kanałów miedzianych, w tym przejście na pary różnicowe, sygnalizację PAM4 i zaawansowane kondycjonowanie sygnału wbudowane w układ SERDES, środki te umożliwiają projektantom dalsze korzystanie z miedzianych kanałów o dopuszczalnej długości.
Światłowód boryka się z kilkoma wyzwaniami, w tym dodatkowymi kosztami i mocą zużywaną przez proces konwersji elektrooptycznej wymagany na obu końcach kanału optycznego. I trudny i kosztowny proces zakończenia fiber. Materiały światłowodowe są również uważane za bardziej kruche niż tradycyjne kable miedziane.
Ponieważ szybkie kanały są nadal ograniczone miedzią, a koszt kabli optycznych, złączy i aktywnych komponentów spada, nastawienie ludzi zmienia się. Światłowód zapewnia zalety wyższej przepustowości i dostępności. Postępy w multipleksowaniu podziału długości fali i spójnej transmisji mogą jeszcze bardziej poprawić wydajność światłowodu.
Dzięki zastosowaniu technologii rozszerzonej wiązki zminimalizowano ekstremalną wrażliwość na wszelkie zanieczyszczenia na powierzchni współpracującej interfejsu optycznego, która wykorzystuje soczewki zintegrowane ze złączem w celu zwiększenia średnicy wiązki w interfejsie. Ta technika sprawia, że wpływ pyłu na światło przenoszone jest znacznie mniejszy.
Światłowód jest obecnie rozważany do stosowania w centrach danych i stosunkowo krótkich zastosowaniach. W niektórych przypadkach światłowód może być nawet używany w pudełkach.
Konieczność zminimalizowania strat i zniekształceń materiałów obwodów drukowanych w zastosowaniach o wysokiej wydajności pobudziła ludzi do usuwania tych kanałów z płytki drukowanej. Jednym z rozwiązań jest przekształcenie szybkiego sygnału w ekranowany kabel twinaxial przylegający do urządzenia ASIC lub SERDES. W tych kablach tłumienie sygnału i zniekształcenia są znacznie zmniejszone. Kable te przeskakują przez powierzchnię płytki drukowanej i często kończą się w złączach we/wy zainstalowanych na panelu urządzenia.
Innym najnowszym rozwiązaniem jest współpakowany optyka, która lokalizuje proces konwersji elektrooptycznej na wspólnym podłożu z SERDES lub chipami przełącznika i wykorzystuje optykę, aby przynieść sygnał bezpośrednio do panelu We/Wy. Rezultatem jest niskie zniekształcenia i wysoka gęstość portów.
Realizacją tej technologii integracji jest fotonika krzemowa, która próbuje zintegrować wiele komponentów nadajnika optycznego lub odbiornika z chipem krzemowym. Celem jest zastąpienie impulsów elektrycznych sygnałami fotonowymi. Przez wiele lat naukowcy starali się zrobić praktyczny laser na krzemie, ale bez powodzenia. Ostatnio postanowili skupić się na oddzielnych źródłach laserowych i chipach fotonicznych zamontowanych na wspólnym podłożu. Krzemowe urządzenia fotoniczne mogą integrować wiele funkcji, w tym modulatory, SERDES, wzmacniacze optyczne, detektory, filtry, łączniki i dystrybutory, a także integrować elektroniczne obwody logiczne, pamięci i napędu na tym samym chipie.
Zalety tej technologii obejmują:
* Szybka skrzynia biegów.
* Krzemowe falochody mogą współistnieć z przewodnikami na wspólnym podłożu.
* Korzystaj z istniejących urządzeń do produkcji, przetwarzania i testowania wafli o dużej pojemności.
* Możliwość tworzenia komponentów elektronicznych i optycznych na tym samym mikrochipie.
* Realizuj konwersję elektrooptyczne na tym samym chipie.
* Zmniejszenie zużycia energii.
* Stopień integracji zwiększa gęstość systemu.
* Obniż koszty systemu dzięki automatyzacji.
zapraszamy do kontaktu z nami!
