電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）在過(guò)去的數(shù)十年間，數(shù)據(jù)傳輸速率在明顯增加，數(shù)據(jù)的輸入、輸出都依靠著I/O連接器的連接。插拔式I/O連接器是各類和數(shù)據(jù)相關(guān)的應(yīng)用里最常見(jiàn)的連接器，現(xiàn)在的插拔式I/O連接器正在從40G/100Gb/s以太網(wǎng)和無(wú)線EDR規(guī)范向800Gb及更高的版本發(fā)展，I/O端口緊緊跟隨著數(shù)據(jù)流飛速增長(zhǎng)的腳步。

在插拔式I/O數(shù)據(jù)速率越來(lái)越高的背后，如何有效限制光纖收發(fā)器產(chǎn)生的EMI輻射和熱量的也越來(lái)越重要。

端口升級(jí)帶來(lái)的EMI和熱影響

為了滿足數(shù)據(jù)速率和帶寬的需求，有兩種很傳統(tǒng)的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)，一是使用現(xiàn)有的（Q）SFP連接器器來(lái)增加端口密度，二是使用更新的更高的數(shù)據(jù)速率（Q）SFP+光收發(fā)器，以降低端口密度和增加帶寬。

這兩種辦法在EMI和熱性能影響上都有很多欠缺。連接器的漏損、板級(jí)組件的類型以及其他屏蔽不當(dāng)?shù)倪B接器都會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的電磁干擾，這些干擾會(huì)降低或限制電路的有效性能，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罱K效果有很大影響。

熱性能同樣影響著最終的數(shù)據(jù)傳輸效果，大功率數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娏ο囊恢倍荚谠黾樱B接器在熱性能設(shè)計(jì)上的欠缺會(huì)導(dǎo)致連接器組件因?yàn)楣β仕捷^高而導(dǎo)致的高溫可直接影響元件的壽命。如果不對(duì)熱設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，敏感元件往往會(huì)更快地出現(xiàn)故障甚至直接損壞。終端用戶肯定是希望在不增加熱輸出的情況下滿足預(yù)期的速度要求。

增強(qiáng)屏蔽改進(jìn)EMI性能

現(xiàn)在的插拔式I/O連接器基本上都會(huì)為模塊提供機(jī)械限定以增強(qiáng)EMI性能，單端口以及單排堆疊式高密度多端口SFP屏蔽籠的小封裝熱插拔產(chǎn)品線業(yè)已經(jīng)很成熟，連接器主板上會(huì)包含電磁干擾屏蔽籠。但是隨著速率再提升，這種屏蔽仍然有著很大的提升空間。

添加EMI屏蔽層是各類連接器解決EMI的常見(jiàn)做法，屏蔽層由各種導(dǎo)電填充物組成。板級(jí)屏蔽是一種針對(duì)高速設(shè)備設(shè)計(jì)的專門限制EMI的解決辦法，類似于添加EMI屏蔽層，板級(jí)屏蔽通過(guò)沖壓的一件式和兩件式金屬殼體，在不影響系統(tǒng)傳輸速度的情況下，為板裝式壓力元件提供板間隔離，并最大限度減少串?dāng)_并降低EMI易感性。

板級(jí)屏蔽的設(shè)計(jì)和屏蔽層材料選擇決定了屏蔽性能，板級(jí)屏蔽層上會(huì)設(shè)計(jì)很多開(kāi)孔，連接器廠商會(huì)盡可能設(shè)計(jì)小的開(kāi)孔。在總開(kāi)孔面積不變的情況下，每個(gè)孔的面積越小，屏蔽效果越好。材料的傳導(dǎo)性也會(huì)影響屏蔽效果，尤其是板級(jí)屏蔽層表面涂層所用的材料，因?yàn)楦哳l電流通過(guò)導(dǎo)體外表面流通。冷軋鋼CRS是常用的板級(jí)屏蔽材料，其屏蔽效果非常好。

也有很多廠商會(huì)選擇用鋁材料來(lái)做提供和CRS類似的屏蔽性能，嚴(yán)格來(lái)看屏蔽性能會(huì)稍有降低。這是為什么呢？原因就在于減少重量，改善導(dǎo)熱系數(shù)。

優(yōu)化熱管理提升連接器性能

用鋁材料來(lái)代替CRS最重要的原因就是改善導(dǎo)熱，鋁外殼提供的散熱性能比CRS散熱性能高出5倍。這大大提升了熱管理設(shè)計(jì)的靈活度，對(duì)于一整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)熱管理分配是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，減少熱損耗讓整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)多出了不少熱預(yù)算余量。

現(xiàn)在的I/O連接器都會(huì)帶有散熱功能，在連接系統(tǒng)上添加間隙墊或者散熱墊來(lái)提高熱傳導(dǎo)能力。對(duì)于普通的數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了，不過(guò)如果是大功率數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合，則需要將散熱功能進(jìn)一步增強(qiáng)。

散熱橋技術(shù)是大功率數(shù)據(jù)傳輸里I/O連接器很實(shí)用的技術(shù)，散熱橋預(yù)安裝在I/O籠子，依靠可靠的壓縮力，通過(guò)散熱疊片讓熱量從I/O光模塊傳遞到冷卻區(qū)。集成式機(jī)械彈簧取代了傳統(tǒng)的間隙墊或熱界面材料，既減少了組件數(shù)量也不會(huì)因?yàn)槔匣档蜕嵝阅堋Ｉ針騃/O連接器的熱傳導(dǎo)能力比普通散熱的I/O連接器高出兩倍。

小結(jié)

I/O連接器在帶寬增加、優(yōu)化熱管理、降低EMI、增加輸入/輸出面板密度等性能之間的平衡中一步步向前發(fā)展，隨著數(shù)據(jù)速率的持續(xù)增加，這些挑戰(zhàn)仍然會(huì)存在。