面向高速应用的高密度可插拔I/O接口解决方案

　　作为网络、存储和电信设备应用中的高速I/O连接，可插拔I/O接口的优势非常明显。它的特点是带有标准设备I/O接口，可插拔模块和线缆连接方式灵活，可以选择光纤或铜缆链路。它同时支持多种数据传输速率以及以太网、光纤通道和InfiniBand等多种协议。因此，集成商可利用其根据不同应用需求设计线缆结构。当前，数据通信设备对带宽需求的飞速增长，促使了可插拔I/O接口迅速更新换代，以期利用更小的封装实现更大的吞吐量。

目前，包括单端口以及单排堆叠式高密度多端口SFP屏蔽笼的小封装热插拔(SFP)产品线业已成熟，工业应用十分广泛。它们的主板上都包含了高速信号连接器和电磁干扰屏蔽笼。随着市场对功能和数据传输速率要求的日益提高，泰科电子公司为用户提供了全新的SFP解决方案，包括：用于端口指示的集成光导管、提高信号完整性的改进型连接器、减少电磁干扰的增强型EMI弹片，以及面向热管理的跨越式散热片技术。

从数据传输率达到每秒10Gb开始，泰科电子公司就一直积极研发10Gb串行标准(XFP)和基于XAUI的 10Gb标准X2 MSA。XFP实现了单通道10Gbps的传输速率，同时也对信号完整性和EMI电磁干扰提出了新的挑战。该问题最终可以通过对使用低损耗连接器和导电衬垫得以解决。协议速度的提高促进了SFP+接口的发展，并且将SFP对8X光纤通道及10G以太网标准等应用的支持能力提高到了10Gbps。高数据传输速率下的EMI电磁干扰的控制问题，也通过增强型EMI弹片和橡胶衬垫得到了解决。与SFP类似，SFP+也具有单端口以及单排堆叠式的高密度多端口屏蔽罩可供选择。

为了满足市场对更高密度的高速可插拔解决方案的需求，四通道SPF接口(QSFP)应运而生。这种4通道的可插拔接口传输速率达到了40Gbps。很多XFP中成熟的关键技术都应用到了该设计中。

QSFP可以作为一种光纤解决方案，并且速度和密度均优于4通道CX4接口。由于可在XFP相同的端口体积下以每通道10Gbps的速度支持四个通道的数据传输，所以QSFP的密度可以达到XFP产品的4倍，SFP+产品的3倍。具有4通道且密度比CX4高的QSFP接口已经被InfiniBand标准所采用。

　　图1：一个QSFP应用所包含的组件。

泰科电子公司利用上述可插拔接口研发了直连式线缆组件。直连式线缆放弃了传统的接收器，不再通过接收器把光缆或铜缆组件接入系统，而是通过编程满足终端不同应用需求。对于短距应用来说，铜线缆是一种经济实用的解决方案，它既可以不包含均衡，也可以设置为有源或者无源的均衡。目前泰科电子可以为QSFP接口提供有源的PARALIGHT光缆，而且无需使用接收器、光纤接口等相关设备。

图1展示的是一个QSFP应用，通常情况下，可插拔I/O接口的组件包括： 　　 一个主机板连接器 　　 一个屏蔽笼或导轨，用于控制EMI干扰和指示触合插头 　　 一个触合插头。可以是可插拔接收器或直连线缆组件。可插拔接收器需要有一个配合的线缆组件。

附件包括散热片、光导管、防尘罩以及EMI屏蔽罩等。

一个设备可以通过多种方式配置I/O端口，以达到提升密度的目的。如图2所示，并联式笼的相邻端口共用同一个侧壁，因此每个端口在底板上的宽度均较小，排列比单列式紧密。层叠式的端口和并联式排列同样紧密，同时在竖直方向上增加了一排端口。层叠式笼集成了一个连接器，通过压接固定在PCB板上。另一个常用的方式是在PCB板两面都设置端口，通常称为“背对背式”，在这些配置中，采用表面贴连接器用于提高电气性能。具体例子请参阅SFP+的介绍。

　　图2： 四种不同的I/O端口配置比较。

为了展示现今所能实现的速度/密度比例，我们将并联式1x3 QSFP笼以“背对背”方式配置，可将36个QSFP端口植入到1U的机箱中，从而实现了在1U机箱中提供144通道、每通道速率高达10Gb/s的数据传输性能。

对于高速度高密度接口产品，泰科电子公司在上海已经建立了一支卓越的研发团队，同时我们的绝大多数高速度高密度接口产品也是在中国生产。所以我们现在不但可以为客户提供符合标准或市场通用的高速度高密度接口产品，而且可以根据客户的特殊要求为中国客户在国内快速有效的提供全套的定制产品服务。