Twinax-Kabel vom Samtec Europe Alternative zu Kupferbahnen

Bild 1. Aufbau des Samtec-Twinax-Kabels
Bild 1. Aufbau des Samtec-Twinax-Kabels

Immer dann, wenn auf Geräteplatinen hohe Durchsatzraten realisiert werden müssen, kann man alternativ zu herkömmlichen Kupferbahnen-Layouts auf neu entwickelte Twinax-­Kabelverbindungen zurückgreifen. Die Einhaltung kritischer Designvorgaben wie Skew und Signalverluste ist hierbei gewährleistet.

Es ist eine bekannte Tatsache, dass bei Applikationen mit hoher Datenbandbreite (28 Gbit/s und mehr) die physikalischen Grenzen der hierin verwendeten elektronischen Hardware ausgereizt sind. Dies gilt insbesondere für das gesamte Spektrum der Netzwerkausrüstung, die derzeit eingesetzt wird oder sich in der Entwicklungsphase befindet. 

Unabhängig davon, ob es sich um Chip-to-Chip-, Board-to Board- (Rückwandplatinen und Tochterkarten) oder Chip-to-Chip-Anwendungen handelt: Die in diesen Applikationen erforderlichen Designkapazitäten sowie die Kapazitäten an herkömmlichen Leiterplatten- und Hardware-Lösungen sind nahezu vollständig ausgeschöpft. Die Branche muss auf die stets wachsenden Ansprüche an die hierin verwendete Systembauweise mit neuen Vorgehensweisen reagieren. Dies wird mit jeder aufeinanderfolgenden Produktiteration sichtbarer und dringender. Anders gesagt: Die gute Nachricht ist, dass das IoT (Internet of Things) in gutem Zustand und aktiv ist. Die schlechte Nachricht lautet: In Anbetracht der Hardware-Hochgeschwindigkeits-Signaltechnik müssen die Systementwickler kontinuierlich dafür sorgen, dass diese in gutem Zustand bleibt und aktiv ist.

Neuer Twinax-Designansatz auf Systemebene

Die Firma Samtec hat eine neue Design­technologie bzw. einen Designansatz entwickelt, der firmenintern als „Flyover“ bezeichnet wird. Mit der bei Flyover praktizierten Vorgehensweise ist es möglich, Signale außerhalb ihrer traditionellen Kupferleiterbahnen auf Leiterplatten zu befördern und sie im Wortsinne zu überfliegen, indem zur Weiterleitung der Signale Twinax-Kabel und speziell entwickelte Steckverbindungen verwendet werden. Auf diese Weise verlagert sich die Einbeziehung der Optionen für Kabel- und Verbindungssysteme in den Vordergrund des Entwurfsprozesses – werden also Bestandteil des gesamten Entwicklungsverfahrens auf Systemebene. 

Twinax der nächsten Generation

Der Einwand, dass es Intrasystem-Twinax-Verkabelung schon länger gäbe, ist berechtigt. Mit Flyover betritt die nächste Generation von Intrasystem-Twinax die Bühne. Diese geht weit über den verbreiteten Industriestandard mit Differenzialpaar-Verkabelung im SAS-Stil hinaus und erfordert einen weiterentwickelten Schwellenwert für Twinax. Die neue Variante verwendet einen Twinax mit sehr niedrigem Skew (<3 ps/m) und wurde für die kleinsten und dichtesten 28-Gbit/s-Systeme entwickelt. Die neue Generation setzt zudem auch Kontaktsysteme voraus, die eigens entwickelt wurden, um die Vorteile der Direct-Attach-Geometrie des Twinax mit sehr niedrigem Skew richtig nutzen zu können. 

Bei Twinax müssen zwei einheitliche Innenleiter über die gesamte Länge des Kabels sehr präzise parallel geführt werden. Bei der Gestaltung und Herstellung des sogenannten EyeSpeed-Twinax bedient man sich einer Vorgehensweise, bei der die beiden Innenleiter sozusagen koextrudiert werden. Die beiden Innenleiter werden also in einen Extruder Hub geleitet und anschließend wird ein ovales Dielektrikum um diese herum extrudiert.

Aufgrund der streng kontrollierten Extrusionsmethode besteht kein Luftspalt um das Dielektrikum herum – es entsteht vielmehr eine eng anliegende Dichtung. Dieser aufwändige Fertigungsvorgang stellt unter anderem sicher, dass die Leitungen im Kabel nicht nur einheitlich produziert, sondern alle relevanten Parameter wie Skew und Impedanzabweichung mit geringsten Toleranzen gewährleistet werden können. In Bild 1 ist die Bauweise dieses Twinax-Kabels dargestellt.