Implémenter une connectivité modulaire hautes performances pour les équipements de data center d'entreprise

Lors de la conception de serveurs, de systèmes de stockage et d'équipements réseau pour prendre en charge les applications de big data dans les data centers d'entreprise ou cloud et dans les infrastructures de communication nouvelle génération, il peut s'avérer difficile de fournir des solutions de connectivité compactes capables de prendre en charge les débits de données nécessaires. Ces débits incluent des signaux haute vitesse jusqu'à 56 gigabits par seconde (Gbps) utilisant des spécifications PAM4, PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) de 4e et 5e générations, NVMe (Non-Volatile Memory express), SAS (Serial Attached SCSI), SFP (Small Form Factor Pluggable) et QSFP (Quad SFP).

Les applications en question exigent des connecteurs minces et rentables, qui offrent de hauts niveaux d'intégrité des signaux, de modularité et d'évolutivité, et qui réduisent les temps d'arrêt grâce à une facilité de maintenance et de réparation. Elles requièrent également des connecteurs capables d'assurer de nombreux cycles de raccordement avec de faibles forces d'insertion et des impédances de l'ordre de 92, 85 ou 95 ohms (Ω) afin de répondre à divers besoins d'interopérabilité et d'intégrité des signaux.

Ce blog présente et décrit brièvement les normes de l'industrie et les exigences d'intégrité des signaux de PAM4, PCIe, NVMe, SAS, SFP et QSFP. Il utilise ensuite PCIe en tant qu'application d'exemple pour aborder l'importance du choix de l'impédance et la nécessité d'avoir des solutions de connecteurs de câbles et de cartes enfichables minces dans les systèmes de stockage, les équipements réseau et les serveurs haute densité. Il examinera également certaines options de connecteurs Mini Cool Edge d'Amphenol que vous pouvez utiliser pour une connectivité hautes performances, compacte et modulaire dans les équipements de data center d'entreprise et cloud.

Respect des normes et de l'intégrité des signaux

La spécification de connecteur Mini Cool Edge respecte la norme TA1002 de la SNIA (Storage Networking Industry Association) en matière de format compact (SFF). Cette norme inclut les connecteurs orthogonaux, à angle droit et à montage en appui pour les serveurs et les dispositifs de stockage. Elle a été adoptée par les comités EDSFF (Enterprise and Datacenter Standard Form Factor) et OCP (Open Compute Project) pour les applications SDD et NIC 3.0, respectivement.

Les solutions Mini Cool Edge IO OverPass^TM de 0,60 millimètre (mm) (spécialement conçues pour les applications de type flyover) prennent également en charge les architectures système Gen Z à faible latence, qui offrent de hautes performances et une meilleure intégrité des signaux. Ces connecteurs présentent des impédances hautement stables et équilibrées, ainsi que des paramètres S (notamment perte d'insertion, pertes par réflexion et diaphonie) qui permettent d'avoir l'intégrité de signal requise pour la connectivité haute vitesse. Ils sont compatibles avec les applications AIC et les applications câblées, PAM4 jusqu'à 56 Gbps, PCIe Gen4 et Gen5, sur une distance de transmission de 1 mètre (m). Les options d'impédance incluent 85 Ω (série G97), 92 Ω (série G42) et 95 Ω (série G98). Plusieurs nombres de broches sont disponibles, répondant aux spécifications PCIe, NVMe, SAS, SFP(+) et QSFP.

Comme indiqué précédemment, les connecteurs Mini Cool Edge prennent en charge de nombreuses spécifications d'interface. Toutefois, le reste de ce blog s'intéresse aux considérations de conception requises pour une interface PCIe.

De quelle impédance avez-vous besoin ?

Il existe de nombreux facteurs à prendre en compte lors de la conception d'interconnexions haute vitesse pour les interfaces PCIe — notamment les pistes de circuit imprimé et les traversées — et les connecteurs sont en tête de liste. Le maintien de l'intégrité des signaux est essentiel lors de la conception de solutions de connectivité modulaires compactes, et pour cela, il est primordial de choisir la bonne impédance.

Les nombreux types d'interconnexions PCIe viennent compliquer la détermination de l'impédance optimale. Les exemples incluent les flyovers fond de panier central-carte mère, les flyovers puce-puce, les E/S puce-externes et plus (Figure 1). Ces interconnexions peuvent avoir un circuit intégré à l'une des extrémités ou aux deux, et peuvent inclure plusieurs circuits imprimés comme une carte processeur, une carte d'adaptation ou des cartes d'extension. Il existe également des connexions électromécaniques de carte (CEM) PCIe. Une impédance de 85 Ω assure l'interopérabilité des systèmes et des cartes qui utilisent la spécification CEM, garantissant des impédances adaptées tout dispositif raccordé. Toutefois, cette impédance de 85 Ω n'est pas une exigence absolue pour PCIe.

Figure 1 : Les interconnexions flyovers prennent différentes formes et doivent prendre en charge une haute intégrité des signaux. (Source de l'image : Amphenol)

Et si aucune interopérabilité CEM n'est requise ?

L'interopérabilité CEM n'est pas obligatoire pour de nombreuses applications PCIe. La spécification PCIe stipule que l'exigence de 85 Ω ne s'applique pas forcément aux connecteurs, aux câbles, aux traversées ni à d'autres interconnexions. Elle est simplement nécessaire pour l'interopérabilité CEM. Si aucune interopérabilité n'est nécessaire, le choix de l'impédance d'interconnexion dépend de vos priorités en ce qui concerne l'intégrité des signaux. Par exemple, si la perte d'insertion constitue la priorité, des impédances plus élevées comme 92 Ω ou 95 Ω peuvent représenter une meilleure option.

Outre les diverses options d'impédance requises pour pouvoir optimiser l'intégrité des signaux, il vous faut différentes configurations physiques de connecteur capables de prendre en charge différentes conceptions mécaniques, comme les sorties à droite et à gauche, ainsi que les interconnexions à angle droit (RA) et droites (Figure 2). Par rapport aux pistes de circuit imprimé, le fait de choisir le bon connecteur flyover et la bonne solution de câble peut permettre d'avoir des interconnexions plus longues avec une haute intégrité des signaux, et de prendre en charge la modularité et la capacité d'extension, tout en simplifiant la maintenance et la réparation.

Figure 2 : Les connecteurs offrant plusieurs configurations physiques peuvent prendre en charge les exigences de boîtiers d'applications spécifiques. (Source de l'image : Amphenol)

Connecteurs PCIe compacts

Lors de la conception d'interconnexions PCIe, vous pouvez vous tourner vers les connecteurs Mini Cool Edge IO OverPass^TM d'Amphenol. Ces connecteurs minces offrent une nouvelle approche de la conception système : modulaire, évolutive, facile à réparer et rentable. Outre le pas de 0,60 mm et la prise en charge de signaux haute vitesse jusqu'à PAM4/PCIe 56 Gbps, Gen4/PCIe et Gen5/PCIe, les autres fonctionnalités clés incluent :

• Configurations verticales et à angle droit (Figure 3).
• Sorties de câbles droites, à angle droit, à gauche et à droite.
• Prise en charge de signaux jusqu'à 56 Gbps sur une distance de transmission de 1 m.
• Le même connecteur peut prendre en charge les conceptions de câbles et de cartes enfichables.
• Plusieurs options d'impédance : 92 Ω (série G42, comme le G42V12312HR à 74 positions), 85 Ω (série G97, comme le G97R26312HR à 148 positions) et 95 Ω (série G98, comme le G98V11312HR à 38 positions).
• Capacité à supporter 250 cycles de raccordement, avec une force de raccordement de 0,6 Newton (N) par broche, maximum, et une force de découplage de 0,06 N par broche, minimum.

Figure 3 : Les connecteurs Mini Cool Edge IO à configuration verticale (en bas) et à angle droit (en haut) présentent un pas de 0,60 mm. (Source de l'image : Amphenol)

Conclusion

Lors de la conception d'interconnexions PCIe pour les équipements de data center d'entreprise tels que les serveurs, les systèmes de stockage et les équipements réseau, vous pouvez vous tourner vers la gamme Mini Cool Edge IO OverPass^TM d'Amphenol. Elle offre différentes options de connecteurs qui permettent de respecter diverses normes de l'industrie et de répondre à vos besoins d'intégrité des signaux, tout en fournissant des solutions rentables pour concevoir des solutions modulaires, évolutives et faciles à réparer.