かつてないほど、今日のコンピューティング環境はエンタープライズレベルの装置において一層の複雑化が求めらています。データ転送速度が上昇するさなか、標準的に構築された材料において遭遇している性能の限界により複雑化問題が悪化します。

より高速なデータ転送速度には短時間での立ち上がりが必要となり、それにより高速信号においてさらなるロスが発生します。それを補うために高性能な積層材料が利用されますが、それでも十分な結果とはならない場合があり、多額の費用がかかります。より新しいプロセッサーとマザーボードはより多くのI/Oに対応しており、PCBトレースおよび配置密度に寄与しています。PCI Express®に加え、搭載ストレージアプリケーションは高速のSASで動作を行おうとしている場合があります。PCIe/SASのI/O信号は、サーバ筐体内で長距離伝達を必要とする場合があり、その場合チャネルの長さに基づくロスが生じます。PCIeリタイマはオプションですが、費用と複雑さが増します。

リタイマは信号伝送中に遅延を増幅させるため、高性能コンピューティングに対して充分な解決策ではありません。

これらにより、PCB設計において高密度化の一因となります層数の増加は解決策の一つですが、性能費が増す分、費用も上がります。トレース幅の低減は、定められたデータ転送速度での信号到達を短縮してしまうため、良いオプションではありません。より幅の広いトレースは密度を増加させ、微細ピッチの構成部品との関連で生じるルーティング接続の問題を招きます。

 

システムアーキテクトは何をするのでしょうか？

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過去数年間で、高速内部ケーブルアセンブリが広く普及しました。そして業界標準は、結果として、次第にケーブル対基板のシステムが構築されるようになり、その例としてANSI T-10 SAS委員会が挙げられます。SAS 4では22.5Gbpsに対応し、それをサポートするために設定された部品を有しています。

その他、PCI Express（PCIe）などは標準仕様は存在しませんが、それらは大抵、SASタイプのアセンブリを使用しています。PCIe 3.0では物理帯域を8GTpsとしていますが、ケーブル接続を含みません。PCIe 4の物理帯域は16GTpsとなり、PCIe標準の中で一番最初に内部ケーブルアセンブリシステムを定めたものです。

PCIeはプロセッサーをSAS制御装置や、汎用グラフィックス プロセッシング ユニット（GPU）などのその他の周辺機器に接続するために使用されます。GPUはPCIe（32ペア、加えてクロックと複数のグラウンド）の16レーンまで使用可能で、業務上重要かつ/または高性能なアプリケーションに頻繁に利用されます。今日の企業向けサーバは、筐体内にいくつかのGPUを組み込むことが可能となっています。GPUをPCBに実装することは、システム構成部品のすべてに必要なPCBのロスと距離により実用的ではありません。

 

差動ペアケーブルアセンブリはこの差異を埋めることができ、またGPUの配置に対してさらなる機械的オプションを提供することも可能です。システムにおける電力の消費量および熱出力はプロセッサおよびGPUとともに増加するため、配置は重要な検討事項となります。通気は重要であり、決して妨害することのないようにします。ケーブルアセンブリの使用法は、要求される機械的かつ接続信頼性の要件に応えつつ、通気妨害を防ぐことです。

したがって、ケーブルアセンブリ周辺の機械的基準について考慮することが重要です。薄型、低ロス、密度、そして柔軟性のすべてが望ましい機能です。ケーブルアセンブリの中には、システム経路が煩雑で、より多くのスペースを消費するような大きい曲げ半径を必要とするものもあります。その他のケーブルアセンブリは、薄型で複雑に折り曲げられることが求められます。ほとんどは360度の柔軟性を持ち合わせていませんが、単芯導体構造を使用し、ケーブルに剛性を与えています。

USB-Cの実装で最高20 Gbpsのスピードで操作されるノートパソコンや、その他の機器に使用されるマイクロ同軸アセンブリには長い歴史があります。同軸ワイヤはシグナルインテグリティ性能への影響が最小限で差動的に駆動することが可能です。細線同軸ケーブルアセンブリは高性能を実現し、ツイナックスケーブルアセンブリに類似していますが、通常、撚り導体を用い柔軟性を格段に高めています。 主として考慮すべき利点は、モバイル・コンピューティング市場がもたらす経済規模です。マイクロ同軸アセンブリの入手コストに好影響をもたらします。

細線同軸ケーブルアセンブリの性能は、コンタクトとのダイレクト結線により向上します。これにより、PCB使用によるロス、およびPCBに関連する追加の接続部が排除されます。これらの余分な不連続性や反射の原因はシグナルインテグリティを低下させます。

ケーブルアセンブリはフラットリボン、結束状態、もしくはその複合構成で保持されたワイヤで構築することができます。このコネクタは、高さ2mm未満のフルシールド水平嵌合を可能とする超薄型の接続や、またロック機構付きの垂直嵌合シールド接続なども提供します。

用途として、基板上を通過する単純なジャンパアセンブリや、PCBと筐体の間のマザーボードの下、または構成部品と筐体側壁の間を通る薄型のアセンブリを含め、多くの可能性があります。高温ケーブルのバージョンもあり、プロセッサ近辺に配置できるようなアプリケーションで生じる温度関連の懸念事項にも対応します。

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