高頻伺服
選擇依據在於距離、速率、成本與功耗需求:
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傳輸類型 |
傳輸距離 |
成本 |
功耗 |
特點 |
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DAC |
< 2m |
低 |
低 |
成本效益高,適合短距上架線 |
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AEC |
2–7m |
中 |
中 |
具均衡損耗補償,穩定性佳 |
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AOC |
> 7m |
高 |
低 |
支援長距與高頻,抗 EMI 佳 |
若為 AI Server 與 Switch 間連接,建議使用 AOC;機架內部多採 DAC 或 AEC 以平衡效能與成本。
高速訊號傳輸時,訊號完整性(Signal Integrity, SI)極為關鍵。FEP、發泡 ePTFE 等材料具備以下特性,使其成為高速線材的主流選擇:
- 低介電常數(Dk)與低耗損因子(Df):降低訊號衰減,保持眼圖清晰
- 熱與化學穩定性佳:適合高溫環境
- 加工穩定性高:便於控制阻抗與線對一致性
PVC 材質 Dk/Df 高,無法支援 PCIe 5.0 / 6.0 或 800G Ethernet 等高速應用。
部分高速連接器(如 MCIO)具向下相容能力,但需配合 Pin Mapping 設計與精準 layout。
由於連接器密度提升,走線空間受限,向下相容設計將提高機構干涉與訊號完整性挑戰,需在設計初期即納入考量。
AI GPU 系統建議使用:
- MCIO 16X to 8X*2(Fanout)Cable
- MCIO 16X to Riser Card
並搭配 100Ω Twinax 結構、Skew 調整與 SI 驗證設計。若線長超過 500mm,建議使用 AEC 或 AOC 線材以確保穩定性。
建議使用標準化高速介面線材:
- 如 MCIO、SFF-TA-1016、SFF-TA-1032 等
- 相容 PCIe Gen5/6 並通過 SI 測試(Eye Diagram、IL、RL)
多家供應商如 Amphenol、Molex、佳必琪、宏致均有對應產品,支援雲端資料中心部署。
在高频(>10 GHz)条件下,任何几何结构的微小变化都会影响阻抗,从而造成反射(Return Loss)与插入损耗(Insertion Loss)增加。 例如,100 Ω 的双轴电缆若偏差 ±5 Ω,就可能导致眼图闭合或比特错误率(BER)上升。 为了维持稳定的信号完整性,制造过程中必须严格控制差分线的中心距、绝缘厚度及导体对称性,同时压接模具需具备高精度,并通过 X-ray 检测加工一致性,确保整体阻抗维持在设计公差范围内。
高频线的过渡区是指线材与连接器之间的结构转换区域。在此区域中,信号由柔性的双绞线传输转变为连接器的 PIN PAD,几何结构变化剧烈,极易产生阻抗不连续与反射问题。 为了确保信号完整性,建议在设计阶段进行电磁仿真(如 HFSS 或 CST)以验证阻抗连续性,并可通过镀铜屏蔽材料或导电胶优化接地连续性,降低高频损耗与共模噪声风险。
当差分对的线长不一致时,信号到达时间会错开,产生相位延迟及眼图倾斜现象。这种时间差称为 Skew,在 25 Gbps 以上的高速传输中应严格控制在 5 ps(约 0.5 mm)以内。 为降低 Skew,需在加工前精确测量并固定每组线对,且在弯折与布线过程中,两条导体应保持同方向、同张力处理,以确保信号同步与稳定性。
高频线组装后若出现 Return Loss 不佳,常见原因是过渡区(Transition Zone)设计或加工不当,造成阻抗不连续。 例如焊料渗入过深、压接区过长或屏蔽层接地不良,都会导致信号反射与损耗增加。 建议在设计阶段进行 3D 电磁仿真(如 HFSS 或 CST),并在制造过程中严格控制焊料长度与焊接形状,确保芯线与 PAD 几何结构连续,以提升高频传输稳定性与信号完整性。
高频线材在焊接或热收缩加工过程中,若温度过高或受热不均,可能导致绝缘层变形,使芯线间距改变,从而造成阻抗突变,尤其在 20 GHz 以上信号传输中更为敏感。 为确保阻抗稳定性,建议精确控制焊接温度与时间,并使用治具固定线材。此方法可有效降低信号反射与插入损耗,提升高频线材的性能与可靠性。
高频线弯折过度,会造成芯线间距与屏蔽结构变形,导致阻抗不连续与信号损耗上升。 建议弯曲半径至少为线材外径的 10 倍,并在加工时使用导板避免局部折角,以确保稳定的高速传输性能。
高频线材的 S 参数差异通常源自材料特性与制造公差。若介电常数(Dk)或损耗因子(Df)不同,或绝缘层厚度略有偏差,信号传输特性就会改变。 为确保高频一致性,建议选用低损耗材料(如 FEP、ePTFE),并严格管控供应商批次,同时记录每批线材的 S 参数,以维持稳定的电气性能与信号完整性。