Aliajele de cupru, inclusiv cuprul de beriliu și bronzul cu fosfor, oferă suficientă flexibilitate și pot fi utilizate pentru ștanțarea și formarea produselor de mare viteză. Diverse materiale de placare de la aur la tablă reduc rezistența la contact, cresc durabilitatea și previn coroziunea. Cablurile de cupru pot fi încheiate în mod fiabil folosind o varietate de tehnici, inclusiv lipire, sertizare, dezizolarea firelor și lipire. Circuitele de cupru încorporate în materialul laminat PCB multistrat fac posibile conexiuni de înaltă densitate. Componentele de pe aceste plăci sunt produse folosind echipamente automate de mare viteză și lipite prin lipire în undă. Proiectarea și stabilirea circuitelor de cupru de încredere de-a lungul anilor le-a oferit oamenilor încredere în mediul și lanțul global de aprovizionare compus din diverși producători.
Cuprul este un material excelent, dar are limitele sale. Pe măsură ce viteza sistemului continuă să crească, conductorii de cupru încep să prezinte caracteristici nefavorabile. În plus față de rezistența simplă la curent continuu, factori precum schimbările de impedanță, diafragma față-în-spate, înclinarea, jitterul și interferența între simboluri degradează adesea calitatea semnalelor digitale. În plus, problemele EMI și buclelor la sol trebuie rezolvate.
Pe măsură ce rata de date crește, fiecare dintre acești factori negativi devine mai mare, limitând efectiv lungimea fizică a canalului. În ultimii ani, proiectanții de sisteme au început să introducă mai mult de 25Gb / s aplicații. Având în vedere diferiți factori, menținerea vitezei de transmisie a semnalelor digitale a devenit o provocare din ce în ce mai serioasă.
Conexiunile cu fibre optice care utilizează fotoni în loc de electroni au fost discutate de mulți ani. Fasciculul luminos modulat care transmite informații digitale a fost întotdeauna mijlocul de alegere pentru legăturile pe distanțe foarte mari, în timp ce canalele de cupru necesită multiple puncte de amplificare și încearcă să reducă distorsiunea. Inginerii continuă să caute modalități de a prelungi durata de viață a cuprului. Fezabilitatea fibrei optice în canalele cu rază scurtă și medie de acțiune a fost un obiectiv al inginerilor de mulți ani. Îmbunătățiri în transmisia canalului de cupru, inclusiv tranziția la perechi diferențiale, semnalizarea PAM4 și condiționarea avansată a semnalului încorporată în cipul SERDES, aceste măsuri permit proiectanților să utilizeze în continuare canale de cupru de lungime acceptabilă.
Fibra optică suferă de mai multe provocări, inclusiv costul suplimentar și puterea consumată de procesul de conversie electro-optică necesară la ambele capete ale canalului optic. Și procesul dificil și costisitor de terminare a fibrelor. Materialele din fibră optică sunt, de asemenea, considerate mai fragile decât cablurile tradiționale de cupru.
Deoarece canalele de mare viteză continuă să fie limitate de cupru și costul cablurilor optice, al conectorilor și al componentelor active scade, atitudinea oamenilor se schimbă. Fibra optică oferă avantajele lățimii de bandă și a accesibilității mai mari. Progresele în multiplexarea diviziunii lungimilor de undă și transmiterea coerentă pot îmbunătăți și mai mult eficiența fibrelor optice.
Cu ajutorul tehnologiei fasciculului extins, a fost minimizată sensibilitatea extremă la orice contaminare de pe suprafața de împerechere a interfeței optice, care utilizează lentile integrate în conector pentru a crește diametrul fasciculului pe interfață. Această tehnică face impactul prafului asupra luminii transmise mult mai mic.
Fibra optică este acum luată în considerare pentru utilizare în centrele de date și aplicații relativ scurte. În unele cazuri, fibra optică poate fi folosită chiar și în cutii.
Necesitatea de a reduce la minimum pierderea și distorsiunea materialelor pentru circuite imprimate în aplicații performante a stimulat oamenii să elimine aceste canale de pe placa de circuit. O soluție este de a converti semnalul de mare viteză într-un cablu twinaxial ecranat adiacent dispozitivului ASIC sau SERDES. În aceste cabluri, atenuarea și distorsiunea semnalului sunt mult reduse. Aceste cabluri sar peste suprafața PCB-ului și se termină adesea în conectorii I / O instalați pe panoul dispozitivului.
O altă soluție recentă este optica co-ambalată, care localizează procesul de conversie electro-optică pe un substrat comun cu SERDES sau cipuri de comutare și folosește optica pentru a aduce semnalul direct la panoul I / O. Rezultatul este o distorsiune redusă și o densitate mare a portului.
Realizarea acestei tehnologii de integrare este fotonica din siliciu, care încearcă să integreze mai multe componente ale unui transmițător sau receptor optic pe un cip de siliciu. Scopul este de a înlocui impulsurile electrice cu semnale fotonice. Mulți ani, oamenii de știință au încercat să facă un laser practic pe siliciu, dar fără succes. Recent, au ales să se concentreze pe surse laser separate și cipuri fotonice montate pe un substrat comun. Dispozitivele fotonice din siliciu pot integra mai multe funcții, inclusiv modulatoare, SERDES, amplificatoare optice, detectoare, filtre, cuplaje și distribuitoare și pot integra circuite de logică electronică, memorie și unitate pe același cip.
Avantajele oferite de această tehnologie includ:
* Transmisie de mare viteză.
* Ghidurile de undă din siliciu pot coexista cu conductori pe un substrat comun.
* Utilizați echipamentele existente de fabricație a circuitelor integrate de mare capacitate, proces și testare a napolitanelor.
* Capacitatea de a crea componente electronice și optice pe același microcip.
* Realizați conversia electro-optică pe același cip.
* Reduceți consumul de energie.
* Gradul de integrare crește densitatea sistemului.
* Reduceți costurile sistemului prin automatizare.
