Como é que os projectos de servidores cada vez mais complexos têm de abordar a complexidade da montagem de cabos internos de alta velocidade?

Os ambientes informáticos actuais exigem um nível de sofisticação sem precedentes dos dispositivos de classe empresarial para aumentar a sua complexidade. À medida que as taxas de dados aumentam, a complexidade é ainda mais exacerbada pelas limitações de desempenho impostas pelos materiais padrão. Taxas de dados mais rápidas requerem tempos de subida mais rápidos, o que resulta numa maior perda de sinais de alta velocidade. Embora esta lacuna possa ser colmatada através da utilização de laminados de elevado desempenho, os resultados não são tão dramáticos e os custos aumentaram drasticamente. Os processadores e as placas-mãe mais recentes processam mais entradas/saídas (E/S), o que resulta num aumento da densidade da cablagem e da disposição da PCB. Para além do PCI Express®, as aplicações de armazenamento integradas podem tentar encaminhar para SAS de alta velocidade. Os sinais de E/S PCIe ou SAS podem sofrer perdas baseadas no comprimento do canal devido às distâncias mais longas que têm de percorrer dentro da estrutura do servidor. O uso de retimers PCIe é uma opção, mas com ela vem o aumento do custo e da complexidade. Os retimers não fornecem uma solução adequada para a computação de alto desempenho porque aumentam a latência da transmissão do sinal. Estes requisitos contraditórios tornam os projectos de PCB mais congestionados. Aumentar o número de camadas também é uma opção, mas é um problema de custo e desempenho. Reduzir a largura do alinhamento não é uma boa opção porque reduz ainda mais a distância que o sinal pode percorrer com a mesma taxa de dados. Os conectores coaxiais muito finos CABLINE®-VS II são um sistema de conectores coaxiais diferenciais de alta velocidade fio-placa mais adequado para o desempenho e as necessidades mecânicas dos dispositivos informáticos de classe empresarial.

O que deve fazer um arquiteto de sistemas? Nos últimos anos, tem-se verificado uma tendência crescente para a utilização de conjuntos de cabos internos de alta velocidade. Ao mesmo tempo, estão a ser definidas cada vez mais normas industriais, por exemplo, pelo comité SAS T-10 do American National Standards Institute (ANSI) para sistemas de cabo para placa. O SAS 4 corresponde a 22,5 Gbps e tem componentes que podem suportar esta especificação. Outros, como o PCI Express (PCIe), têm componentes não especificados, mas são normalmente componentes do tipo SAS. O PCIe 3.0 tem uma especificação de 8GTps, mas não interliga conjuntos de cabos; o PCIe 4 tem uma especificação de 16GTps e é a norma PCIe que define o sistema interno de montagem de cabos. O PCIe é utilizado para ligar processadores a controladores SAS e outros periféricos, tais como unidades de processamento gráfico (GPU) de utilização geral, que podem ocupar até 16 pistas de PCIe (32 pares mais frequência e terra), principalmente em dispositivos de missão crítica e/ou de elevado desempenho. Os actuais servidores de classe empresarial têm a capacidade de consolidar várias GPUs num único chassis. A montagem de GPUs em PCBs é impraticável devido ao desgaste da PCB e à distância necessária entre todos os componentes do sistema.

Os conjuntos de cabos diferenciais duplos podem preencher esta lacuna e fornecer mais opções mecânicas para configurações de GPU: Como o consumo de energia e a dissipação de calor do sistema aumentam com o processador e a GPU, a configuração é uma consideração importante. O fluxo de ar também é crítico e não pode ser bloqueado. O desafio das montagens de cabos é satisfazer os requisitos mecânicos e de conetividade e, ao mesmo tempo, evitar obstruções ao fluxo de ar. Por conseguinte, é importante considerar os critérios mecânicos nas proximidades do conjunto de cabos. Baixa altura, baixa perda, densidade e flexibilidade são caraterísticas desejadas. Alguns conjuntos de cabos requerem uma cablagem complexa através de um sistema, exigem raios de curvatura maiores e ocupam mais espaço. Alguns conjuntos de cabos são de baixa altura, mas exigem uma dobragem fina. A maioria das montagens de cabos não tem flexibilidade de 360 graus ou usa condutores sólidos para aumentar a rigidez do cabo. Os conectores CABLINE® CA-II Extremely Fine Coaxial Wire-to-Board têm blindagem EMI de 360 graus, proporcionando maior flexibilidade nas configurações de bordo.

Os conjuntos coaxiais extremamente finos têm um longo historial de utilização em computadores portáteis e outros dispositivos, com velocidades de transmissão de até 20 Gbps quando utilizam USB-C. Os cabos coaxiais podem ser conduzidos através de diferenciais, minimizando o impacto nas funções de integridade do sinal. Os conjuntos coaxiais extremamente finos oferecem benefícios semelhantes aos conjuntos de dois eixos, mas com a flexibilidade adicional que vem com o fio trançado na maioria dos casos. Também deve ser considerado o custo reduzido dos PFCs, um benefício adicional das economias de escala no mercado da computação móvel. O desempenho de conjuntos coaxiais muito finos é melhorado pela terminação direta. Isto elimina as perdas na placa de circuito impresso e reduz a necessidade de terminações adicionais na placa de circuito impresso. Estas descontinuidades e fontes de reflexão adicionais podem degradar a integridade do sinal. Os conjuntos de cabos estão disponíveis em configurações planas, agrupadas ou híbridas para configurações de fios. Os conectores oferecem terminações de altura muito baixa, permitindo lançamentos em ângulo reto com blindagem total a alturas inferiores a 2 mm, terminações de blindagem vertical com bloqueio e outras caraterísticas. As possibilidades de aplicação são vastas e incluem montagens diretas de jumpers em placas transversais, bem como montagens de baixa altura que podem ser encaminhadas sob a placa-mãe entre a PCB e o chassis, ou entre a peça e a parede lateral do chassis. Também estão disponíveis cabos resistentes a altas temperaturas para ajudar a resolver todos os problemas relacionados com a temperatura na aplicação, permitindo que os conectores sejam configurados muito perto do processador.

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