20 перспективных продуктов в области высокоскоростной связи

В дополнение к основным докладам, экспертным панелям, техническим документам, зачетным сессиям IEEE и образовательным трекам, DesignCon 2020 включал в себя множество демонстраций и информационных стендов на выставочной площадке. Представляем вашему вниманию 20 компаний, занимающихся аппаратным и программным обеспечением, предлагающих образцы того, что является трендом в мире высокоскоростной передачи данных, телекоммуникаций, межкомпонентных соединений, испытательного оборудования и инструментов моделирования, а также то, что ускользнуло от вашего внимания на праздновании 25-й годовщины DesignCon.

eTopus Technology

eTopus, названная в честь визуализации электронного осьминога, разрабатывает сверхвысокоскоростные смешанные полупроводниковые IP-сети для высокопроизводительных вычислительных систем и применения в центрах обработки данных. Сверхскоростная пара сериализатор/десериализатор их производства предназначена для использования в системах хранения данных, корпоративных и гипермасштабных центрах обработки данных.

На выставке Designcon2020 компания eTopus продемонстрировала устройство Western Digital ASIC, использующее ethernet-соединение eTopus. Я поговорил с Гарри Чаном, основателем и генеральным директором eTopus об их стенде. Вот что он сказал: «Эта демонстрация показывает связь между энергонезависимой памятью через оптоволокно Ethernet. В этой установке наш клиент использует корпус с жестким диском SST. У них также есть сервер, который подключается к коммутатору Mellanox 100G, подключенному к распределителю. Внутри распределителя находится чип, который наш клиент использует в качестве встроенного контроллера памяти через кабель, который принимает трафик от сервера и соединяет его со всеми дисками. Мы демонстрируем операции чтения/записи, чтобы показать, насколько их скорость близка к максимуму, измеряя ввод/вывод в секунду (или IOPS). Как вы видите, пропускная способность впечатляет. Теоретический предел, которого можно достичь, составляет 2,8 миллиона IOPS. Мы показываем, что одна из систем достигает 2,67 миллиона IOPS. Она не достигает теоретического предела не из-за ограничения чипа, а потому что у сервера не хватает мощности. Со своей стороны, мы используем пару сериализатор/десериализатор eTopus IP, которая находится в нашем 28-гигабитном IP-ePHY ».

Keysight

На выставке Keysight было проведено множество демонстраций, посвященных оборудованию, отвечающему требованиям к передатчикам (Tx) и приемникам (Rx) DDR5, тестерам PCIe 5.0, соединениям USB 4.0 и устройствам для измерения целостности сигнала и мощности. В рамках раздела «Подключение к центру обработки данных» компания представила платформу для тестирования и проверки 4-уровневой амплитудно-импульсной модуляции 400GE (PAM4). Кроме того, как часть этого специфического для приложения раздела, была показана система анализа ошибок на 100 Гб с прямым исправлением ошибок (FEC). Наконец, модуль амплитудно-импульсной модуляции PAM4 400G выделял значения частоты битовых ошибок в реальном времени на всех электрических линиях, что позволяло оценить производительность прямой коррекции ошибок для закодированных в PAM4 сигналов.

TE Connectivity

В дополнение к демонстрации большого семейства соединений для объединительных плат и коаксиальных соединителей с поддержкой 5 Гбит/с, TE Connect провела несколько демонстраций, связанных с совместной упаковкой в сокетах, технологиями связи 5 поколения, подачей питания и управлением тепловыми режимами.

Избавление от нежелательного нагрева может быть проблемой в любой электронной конструкции, но особенно это касается высокоскоростных сигналов, которые, как правило, выделяют больше тепла на микросхеме и плате. Тепловой мост — это, обычно, нежелательный тепловой путь в цепи печатной платы. Если компонент имеет более высокую теплопроводность, чем окружающие материалы, это создает путь наименьшего сопротивления теплопередаче. Это приводит к общему снижению теплового сопротивления объекта.

Сегодня тепловые прокладки и зазоры используются для уменьшения образования нежелательных тепловых мостов в электронных цепях. Компания TE Connectivity утверждает, что обладает новой технологией тепловых мостов, которая обеспечивает в 2 раза лучшее термическое сопротивление по сравнению с традиционными технологиями. Эти решения с тепловыми мостами характеризуются почти нулевым зазором между пластинами в конструкции моста. Это улучшает способность системы передавать тепловую энергию. Кроме того, это минимизирует уровень сжатия, необходимый для передачи тепла по траектории.

Rohde & Schwarz

Компания Rohde & Schwarz продемонстрировала систему отладки целостности сигналов с помощью декомпозиции джиттера в своих осциллографах. Новая функция в осциллографах компании помогает инженерам-разработчикам получить более глубокое представление об отдельных компонентах джиттера в сигналах. Теперь они могут разделить джиттер на случайные и детерминированные компоненты и просматривать результаты для более эффективной отладки. В алгоритме декомпозиции компании используется модель параметрических сигналов для точных измерений и дополнительного представления результатов. Одним из результатов является последовательность данных об измерениях даже для относительно коротких последовательностей сигналов, плюс различная информация – например, о пошаговой характеристике или о различии между вертикальным и горизонтальным периодическим джиттером.

Cadence Design Systems

Цифровые преобразования в основных областях конструирования позволили использовать достижения в области гиперсвязи и искусственного интеллекта – от краевых вычислений до облачных технологий. Эта тенденция, в свою очередь, дала толчок развитию пользовательских систем и систем на кристалле, оптимизированных под конкретные требования и применения. В ответ на эту тенденцию Cadence считают, что мы пришли в эпоху интеллектуального системного проектирования.

Все инструментальные комплекты компании используются в этом интеллектуальном системном проектировании для решения задач продвинутого электромагнитного, электронного и теплового анализа, усовершенствованной упаковки интегральных микросхем и кросс-платформенных конструкций для включения интегральных микросхем с усовершенствованной DDR IP. Одна из демонстраций на выставочном этаже была сосредоточена на их инструментальном комплекте Virtuoso RF, среде совместного дизайна для RFIC, RF-модулей, и пакетного проектирования. На другой демонстрации были продемонстрированы наборы инструментов для анализа сигналов и целостности электропитания на уровне tPCB/пакетов.

Takachi

Японская компания продемонстрировала впечатляющий ассортимент ярко окрашенных электронных и промышленных корпусов, включая алюминиевые, пластиковые, ручные, литые алюминиевые, нержавеющие, 19-дюймовые корпуса для монтажа в стойку, новые пластмассовые корпуса IP67/IP65 для наклонных и медицинских применений и многое другое. Знаете ли вы, что компания Takachi может изготавливать корпуса по индивидуальным заказам с использованием станков с ЧПУ, струйной печати и CAD-систем?

Teledyne LeCroy

Как и многие участники выставки, компания Teledyne LeCroy провела несколько технических семинаров и уроков, в частности они провели мероприятие на тему «Программные инструменты с открытым исходным кодом для обеспечения целостности сигналов». Это практическое занятие проводилось Питером Пупалайкисом, вице-президентом компании по технологическому развитию. Он только что опубликовал через Кембриджский университет книгу «S-параметры целостности сигналов». Некоторые из вас до сих пор помнят S-параметры из математики и теории схем, как способ описания электрического поведения в электрических системах при введенных стимулах. Что делает книгу Питера уникальной, так это сопутствующее программное обеспечение с открытым исходным кодом, которое является долгожданной альтернативой существующему проприетарному программному обеспечению.

Неудивительно, что Teledyne LeCroy предлагает системы измерения параметров рассеяния (S-параметров) для оказания дальнейшей помощи конструкторам и испытателям. Во время выставки компания продемонстрировала свою поддержку недавно представленного протокола Compute Express Link (CXL) на своих анализаторах протоколов Summit PCI Express (PCIe).

Dino-Lite

На выставке было представлено несколько компаний, демонстрирующих свои технологии в области цифровых микроскопов, в том числе Dino-Lite, PacketMicro и другие. Dino-Lite — это торговая марка Omano Microscopes. Портативные цифровые микроскопы и окулярные камеры компании обеспечивают высококачественную видеосвязь с ПК и Mac. Большинство моделей обеспечивают впечатляющее увеличение с функциями вроде измерения и регулируемого поляризации. Входящее в комплект программное обеспечение позволяет с легкостью делать снимки, записывать видео, управлять изображениями, а также сохранять и отправлять свои открытия по электронной почте.

Molex

В этом году Molex и Spectra7 Microsystems представили активные медные соединения на 400Гб. Spectra7 Microsystems поставляет аналоговые полупроводниковые продукты для рынков широкополосных соединений, в то время как Molex является поставщиком высокопроизводительных соединений. В последнее время многие заказчики систем соединений обращаются за более длинными активными медными версиями существующих пассивных медных кабельных сборок QSFP-DD (четырехкомпонентные кабельные сборки с удвоенной плотностью). Система от Molex вместе с технологией GaugeChanger от Spectra7 претендует на то, что она обеспечивает до 12 раз меньшее энергопотребление, в то же время обеспечивая значительную экономию затрат по сравнению с оптическими решениями для гипермасштабных клиентов. Очевидно, что в 2020 году в США начнется масштабное развертывание сетевого оборудования со скоростью передачи данных 400 Гбит/с.

Стенд, который привлек мое внимание, был представлен на выставке «Open 19 Backplane Cabling Through Packet Infrastructure». Этими комментариями поделилась Лиз Хардин, менеджер по продукции для предприятий в Molex: «Molex, в сотрудничестве с Packet, демонстрирует пакетную аппаратную платформу — систему на базе Open19». Поддержка этой платформы основана на использовании кабельной сборки на базе Impel, которая разбивается на 2 разъема QSFP, обеспечивая передачу сигналов через PAM4 со скоростью до 56 Гбит/с на каждую линию с возможностью передачи избыточного сигнала от стандартного коммутатора». Packet сотрудничают с ASRock в области серверных стоек и в этой демонстрации показывают три версии: t3.small.x86, микро-серверы на базе AMD EPYC 3151 с двумя узлами на блок; c3.small.x86, микро-сервер на базе с двумя узлами на блок; и c3.medium.x86, односокетная система AMD EPYC 7002 (Rome) в блоке, поддерживающем PCIe Gen4 с архитектурой OCP 3.0″.

GigaTest Labs

GigaTest Labs предлагает системы и услуги для изучения, измерения и характеризации высокочастотных соединений. Они располагают разнообразными датчиками с одиночным, двойным и глубоким доступом, а также измерительными станциями, используемыми для замеров на печатных платах, в радиочастотном диапазоне и на больших платах с мелким шагом. Как правило, эти измерительные станции сопрягаются с рефлектометром, векторным анализатором сети или осциллографом для измерения целостности сигнала. Сердцем измерительной системы являются микропозиционеры и низкопрофильные трехкоординатные позиционеры, которые монтируются в вакууме и имеют регулировку плоскостности для измерения на тестируемом устройстве.

Зондовая станция GTL5050 предназначена для двухстороннего зондирования. Вместо того, чтобы пытаться выполнять измерения с платой, установленной вертикально, эта измерительная станция предоставляет 2 измерительные станции в одной — с верхней и нижней стороны, причем вся станция может поворачиваться на 180 градусов, что обеспечивает быструю настройку и предварительную конфигурацию.

Blue Clover Devices

Несколько лет назад Blue Clover Devices выпустила инструмент для производственной линии (PLT), встроенный в облако прибор для автоматизации тестирования оборудования. С тех пор PLT был дополнен внутрисхемным тестером (ICT), который помогает клиентам быстрее запускать свое оборудование. PLT представляет собой коробку, которая загружает микропрограммное обеспечение, запускает автоматизированные тесты и записывает результаты в облако. Он предназначен для удовлетворения потребностей разработчиков на протяжении всего жизненного цикла продукта. После того, как устройство интернета вещей разработано и проверено на PLT, идентичные коробки отправляются на производственную линию для программирования и тестирования в производственных масштабах. Команда разработчиков может видеть результаты непосредственно с производственной линии и опережать проблемы, которые могут задержать сборку продукта.

ICT представляет собой коробку с вертикальными рычагами, поддерживающими переключающий зажим. Для проведения внутрисхемного тестирования на персонализированной печатной плате, в ICT размещена изготовленная по индивидуальному заказу кассета с пружинным контактом (Pogo Pin Cassette).

VSI Labs

В прошлом году компания VSI Labs, занимающаяся исследованиями беспилотных транспортных средств, отправила свой беспилотный исследовательский автомобиль в путешествие на 2000 миль из Миннеаполиса, штат Миннеаполис, в Санта-Клару, Калифорния, где проходила Всемирная конференция Drive World. Целью этого беспрецедентного проекта является проверка преимуществ использования карт высокой четкости и усовершенствованной технологии GPS для повышения производительности и безопасности приложений автономного вождения по дорогам. Команда также надеется лучше понять, как эти технологии работают в различных условиях местности, погоды и вождения.

VSI уже более двух лет тестирует свои испытательные беспилотные автомобили на дорогах общего пользования. В этом году на DesignCon они продемонстрировали свою технологию ИК-датчиков. Кроме того, Сара Сарджент, менеджер инженерных проектов, выступила на Chiphead Theater с докладом о ключевых компонентах автоматизированных транспортных средств и была частью панели «Женщины и меньшинства в STEM».

Rambus

Компания Rambus является поставщиком чиповых интерфейсных продуктов и услуг, включая схемы физического уровня с интерфейсами контроллеров памяти с двойной скоростью передачи данных (например, DDR 1 через DDR 5) и GDDR. В этом году на выставке были представлены GDDR, пары сериализатор/десериализатор и ядра HBM IP, а также наборы протоколов MACsec/IPsec для современных дата-центров и сетевых приложений. Кроме того, были проведены технические тренинги по таким темам, как интерфейсные решения для 5G, альтернативные варианты интерфейсов для архитектуры чиплетов, решения памяти для ИИ и машинного обучения, интерфейсные решения для корпоративных и гипермасштабных центров обработки данных, новые требования к автомобильным интерфейсам и решения для трехмерных интегральных схем.

Высокоскоростные соединения являются ключом к производительности и росту центров обработки данных, с учетом их взаимодействия с облачными сервисами, устройствами IoT, потоковым видео, большими объемами данных, беспроводными сетями, электронной коммерцией и социальными сетями. В этом году компания Rambus представила три типа мультипротокольных схем физического уровня с парой сериализатор/десериализатор: 28G, 32G и 112G

Xilinx

Xilinx продемонстрировали несколько образцов высокоскоростной последовательной архитектуры, а также стенды, связанные с целостностью сигналов и мощности, и интерфейсами памяти. Эксперты из Xilinx и других компаний провели техническую сессию, в ходе которой были рассмотрены спецификации по проектированию компонентов для электрических последовательных каналов связи за пределами 112 Гбит/с. Основываясь на требованиях совместимости и масштабируемости, электрические решения для линий свыше 112 Гбит/с должны быть изучены в конфигурациях на базе печатных, ортогональных и кабельных объединительных плат. Однако, цели проектирования ключевых компонентов для линий свыше 112 Гбит/с неясны. В качестве примеров были предложены два набора рекомендаций по проектированию компонентов для медных передатчиков на 224 Гбит/с для меньших шасси/боксов и больших шасси. Это было темой технической сессии.

На демонстрации был представлен 7-нм тестовый чип PAM4 Xilinx на 112 Гбит/с, работающий под управлением нескольких приемопередатчиков PAM4 на 112 Гбит/с. Каналы проходят от адаптивной платформы ускорения чипа Xilinx вычислений (ACAP) через терминал NovaRay компании Samtec к разъему объединительной платы ExaMax, используя твинаксиальный кабель 34 AWG Samtec. Все это было соединено с помощью кронштейна для крепления панели к 1-метровому кабельному соединению объединительной платы 30 AWG, проходящему непосредственно через недорогую и менее сложную печатную плату.

Обратный путь каналов повторялся обратно к тестовому чипу ACAP Xilinx 112 Гбит/с PAM4 7нм, который обрабатывает данные для отображения информации о частоте битовых ошибок.

Samtec

Во-первых, Иштван Новак, представляющий компанию Samtec, был назван «Инженером года по версии DesignCon». О том, почему он получил эту награду, вы можете прочитать здесь. Во-вторых, Samtec представили на выставке несколько демо-версий своих продуктов, в том числе технологию Flyover, соединяющую передние и объединительные панели с промежуточными платами с поддержкой PAM4 и работающую со скоростью 112 Гбит/с, масштабируемую кремниевую тестовую платформу для ИИ, работающую со скоростью 32 ГТ/с, высокопроизводительные тестовые решения с частотой до 70 ГГц, а также Direct Connect – технологию кабельных систем для подключения к кремниевым чипам.

Несколько лет назад Samtec представила свою кабельную систему Flyover Cable System в качестве еще одного пути прохождения сигнала через печатную плату. По словам представителей компании, конструкция Flyover от Samtec преодолевает ограничения традиционных сигнальных плат и аппаратных решений, в результате чего получается экономически эффективный, высокопроизводительный вариант для работы со скоростью 28 Гбит/с и выше. Демонстрация на стенде показала технологию передачи данных от средней к кабельной объединительной платы PAM4 со скоростью 112 Гбит/с. В частности, 4-кратные пути передачи данных соединялись между несколькими серверами на 112Гб с PAM4 через две кабельные сборки NovaRay и магистральный кабель ExaMAX с большим радиусом действия.

Ansys

Программное обеспечение для проектирования высокоскоростной электроники было в центре внимания компании Ansys на выставке. В основе их подходов лежали технологии 5G, ADAS, IoT и другие беспроводные, а также цифровые системные технологии, требующие высокого уровня интеграции, низкого энергопотребления и малого размера электроники. Инженеры, занимающиеся проектированием с этими ограничениями — а также высокие ограничения по времени отклика и уровню шума в печатных платах, электронных модулях и сложных соединениях — требуют многофункциональных инструментов моделирования для балансировки и оптимизации производительности системы.

Один из стендов компании предназначался для симуляции сигнальной и энергетической целостности, а также для симуляции электромагнитных помех. Другой стенд специализировался на надежности электроники (см. рисунок). Структурная и термическая целостность критически важны при проектировании модулей и схем, влияющих на надежность и жизненный цикл продукта. Тепловое воздействие на конструкцию, особенно на микросхему, является ключевым фактором при выборе материала, охлаждения и форм-фактора, которые в конечном итоге определяют размер, вес и стоимость конечного изделия. Для разработчиков модулей и систем критически важно определить термическую нагрузку на систему. Для этого требуются инструменты термического и механического анализа, которые позволят определить структурное воздействие на модуль.

Anritsu

Anritsu, глобальный поставщик решений для тестирования и замеров в области связи, продемонстрировал линейку систем обеспечения целостности сигналов. На выставке были представлены приборы для тестирования и новые технологии для проверки конструкций с использованием PCI Express (PCIe 3.0/4.0/5.0), Ethernet PAM4 и других технологий высокоскоростных соединений. Области применения этих приборов для тестирования включали чипсеты, кабели, межсоединение и системы.

Компания представила измерительные системы СИ на дисплее с частотой 100 ГГц. Но меня привлекла новая платформа тестирования PCIe, которая поддерживала стресс-тесты приемника с нагрузкой по спецификации PCIe 5.0 Base/CEM. В центре демонстрации находился анализатор качества сигнала серии MP1900A с ПО для калибровки базовой спецификации и ПО для измерения частоты битовых ошибок, поддерживающим фильтр SKP. С помощью этой системы инженеры получили возможность сконфигурировать измерительную среду для ранней стадии разработки PCIe 5.0 IP и устройств.

Rosenberger

Rosenberger (Северная Америка) – поставщик RF-коннекторов, низкочастотных и высокочастотных кабельных сборок, устройств для испытаний и измерений, автомобильных продуктов, оптоволоконных решений и медных сборок, изготовленных на заказ. Их продукты используются в беспроводных технологиях, телекоммуникациях, тестах и измерениях, автомобильных, медицинских, военных, промышленных системах и системах передачи данных.

Среди множества экспонатов, представленных на выставке, были представлены непаяные печатные платы, хорошо работающие на частоте до 110 ГГц. Разъемы этих печатных плат собираются с помощью винтов. Разъемы без припоя используются для высокопроизводительных приложений. Они представляют собой 30-градусные угловые коннекторы, предназначенные для обеспечения низких возвратных потерь для частот до 110 ГГц, а также для однослойных или многослойных печатных плат, где сверху находится микроволновой слой.

Amphenol ICC

Amphenol ICC, подразделение компании Amphenol, предоставляет решения по обеспечению связи для рынков передачи информации, коммуникаций и коммерческой электроники. На выставке компания представила свои высокоскоростные объединительные платы, системы ввода-вывода, системы хранения данных, серверы, мезонинные платы и силовые устройства. Было представлено несколько демо-версий продуктов компании: OverPass на 56G, 112G Mini Cool Edge и 56GB с использованием Lyn QD и LinkOVER, которые отличаются превосходными характеристиками в своих продуктах OverPass. LinkOVER — это система двухосных разъемов над печатной платой, которая предоставляет системным дизайнерам и инженерам-проектировщикам возможность обходить дорожки платы при передаче сигналов с высокой пропускной способностью в приложениях следующего поколения «плата-плата», «система-система» или «чип-чип». Эта технология поддерживает скорость передачи данных от 10 Гбит/с до более чем 112 Гбит/с PAM4 на одну полосу с высоким отношением сигнал/шум и низким КСВЧ. Решение LinkOVER для монтажа на печатную плату, обеспечивающее прямую компрессию, устраняет необходимость использования дополнительных карт, сводя к минимуму переходы и потери в системных бюджетах. LinkOVER доступен в винтовых и поверхностно-монтируемых конфигурациях рам. Этот продукт является идеальным решением для систем 100G/200G/400G, lnfiniband, PCle, связи между чипами и 5G систем.

TestEquity

Проектирование новейших и наиболее крупных технологий межсетевых соединений и печатных плат требует большого количества аналитического и испытательного оборудования. Одним из способов управления стоимостью дорогостоящего оборудования является аренда или использование ранее приобретенных анализаторов и тестеров. TestEquity удовлетворяет эту потребность, предоставляя полностью функциональное и откалиброванное оборудование, снабженное всеми аксессуарами и руководствами по эксплуатации. Кроме того, компания продает новое испытательное оборудование, а также собственные испытательные камеры. TestEquity является авторизованным дистрибьютором оборудования Keysight, Tektronix, Keithley и Rohde & Schwarz.

Читать еще полезные статьи:

• [Прогноз] Транспорт будущего (краткосрочный, среднесрочный, долгосрочный горизонты)
• Лучшие материалы по взлому автомобилей с DEF CON 2018-2019 года
• [Прогноз] Motornet — сеть обмена данными для роботизированного транспорта
• Компании потратили 16 миллиардов долларов на беспилотные автомобили, чтобы захватить рынок в 8 триллионов
• Камеры или лазеры
• Автономные автомобили на open source
• McKinsey: переосмысляем софт и архитектуру электроники в automotive
• Очередная война операционок уже идет под капотом автомобилей
• Программный код в автомобиле
• В современном автомобиле строк кода больше чем…