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TEのzQSFP+(QSFP28)インターコネクト:QからZまで必要なスピードを手に入れましょう

相互接続08 1月 2021
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モバイルデバイスへの依存が増大するにつれて、データセンターは技術業界における重要な焦点となり、データのアクセス性向上や遅延の低減に重点が置かれるようになりました。この依存により、大量のデータをより高速に転送する必要があるというエンジニアにとっての独特な課題が生じています。
 
データセンター用途向け技術の市場需要の高まりに対応するために、TE Connectivity(TE)は総合的なzQSFP+インターコネクト製品ポートフォリオを提供し、市場で最も幅広い製品選択肢のひとつを顧客に提供しています。
 
従来のインターコネクトソリューションは10Gbpsの速度をサポートしていましたが、データ転送要件の増大に伴い、これらのソリューションでは新たな需要を満たすことができません。zQSFP+インターコネクトは、28Gbpsまでのデータレートを提供する4チャンネルを備え、100Gbpsイーサネット、128Gファイバーチャネル、50/100Gコンソーシアム、100Gbps InfiniBand Enhanced Data Rate(EDR)要件を高性能設計に対応します。
 
TEの新しい28Gbpsソリューションは、既存のQSFP/QSFP+ 10Gbpsケーブルおよびトランシーバーとの後方互換性があるため、設計の柔軟性を向上させ、業界のインターコネクト標準を満たしながらシームレスな移行を可能にします。より高いデータレートが必要とされないシステムにおいて、インターコネクトハードウェアのアップグレードが必要な場合、新しいzQSFP+ソリューションは10Gbps用に設計された光学デバイスや銅製ケーブルにおける損失許容範囲の改善を実現します。このベゼル後部および貫通型ケージソリューションは、異なる構成タイプに対応し、さまざまなヒートシンクやライトパイプのオプションを提供します。
 
TEのzQSFP+インターコネクトは、光モジュールやケーブルアセンブリが既存のソリューションに対してデータ転送速度を2.5倍に向上させるのを支援します。データレートの増加により、上昇時間が短くなることで発生する高周波数のため、EMI(電磁干渉)保護がより困難になる可能性がありますが、zQSFP+インターコネクト製品ポートフォリオは28Gbpsでの広範なEMI保護を可能にし、インターコネクトによるFCC非準拠のリスクを軽減します。また、改良された熱性能は、ケージ設計に起因し、優れたヒートシンクを提供することで熱性能と運転時のピーク需要における放熱を向上させています。
 
高速インターコネクトの性能は主に、インターコネクトの反射損失、挿入損失、および差動から共通モードへの変換によって特徴付けられます。反射損失は反射係数の大きさであり、dB対周波数で表されます。反射損失は、基準インピーダンスが特定のシステムインピーダンスにどの程度適合しているかを示しています。反射損失の値が低いほど望ましく、これはシステムが良好に適合していることを意味します。高速差動インターコネクトでは、100オームおよび85オームが一般的な差動インピーダンス目標値です。以下の図1は、コネクタの差動反射損失をプロットしています。ほとんどのインターコネクトや信号整合エンジニアは、高速インターコネクトでコネクタを使用する際に、コネクタの形状が均一なインピーダンスを提供するのが難しいと認識しています。しばしば直面する難しい形状により、インターコネクト内でのインピーダンス不連続の主な原因となることがあります。

Image of differential return loss graph with frequency for SMT connector

図1: SMTコネクタの差動リターンロス

図1 は、コネクタが14 GHzまでの範囲でかなり印象的な -- <= -10dB -- 差動反射損失結果を示していることを示しています。これは、25Gbpsのナイキスト周波数を少し超えた領域です。重要な点として、擬似ランダムビット列(PRBS)パターンの周波数コンテンツの大部分はsinx/xスペクトルを持ち、そのエネルギーの大半は信号の立ち上がり時間の0.5/の位置に集中することが挙げられます。上記の反射損失グラフに基づいて判断すると、25Gbps信号によって生成されたエネルギーの大部分は、このコネクタによってほとんど反射されないことが確認できます。 信号に含まれるエネルギーの大部分が12.5 GHz以下に分布していることを考慮すれば、3次やそれ以上の奇数高調波の一部は高周波域に位置するものの、そのエネルギーの割合は次第に小さくなります。    高速インターコネクトを扱う際のさらなる課題は、チャネル内で発生する損失の量です。挿入損失は、広い周波数帯域にわたって、インターコネクトに注入されたエネルギーと比較してどれだけのエネルギーがインターコネクトを通じて伝送されたかを示します。

Image of differential insertion loss graph with frequency for SMT connector

図 2: SMT コネクタがインターコネクトに与える損失量と周波数を示しています

損失は1.3dB未満で、14GHzまでクリアです。返り損失 (図1) と挿入損失 (図2) のデータは、このインターコネクトのコネクタ設計が高い性能を発揮することを示しています。従来、コネクタは高速インターコネクトで使用すると性能が低下しがちでした。このSMTソリューションは、このコネクタが関心のあるデータレートと立ち上がり時間に対して優れた性能を持つことを実証しています。

Bar graph depicting Power Sum FEN performance for TE zQSFP SMT connector with diagram

図3: TE zQSFP SMTコネクタのパワーサムFEN性能を示しています

このコネクタは、14 GHzのナイキスト周波数を超える範囲で-40dB未満のノイズにより、優れたFEN性能を発揮します。また、対象の周波数帯域内において顕著な共振構造が見られないことも注目すべき点です。   TEの包括的なzQSFP+インターコネクトポートフォリオは、10Gbpsから28Gbpsのデータレートへのスムーズな移行を可能にするスケーラブルなインターフェースを提供し、データセンターに求められる需要の増加に対応できる設計柔軟性をエンジニアに提供します。

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