Pete Soupir
データ・レートが上昇傾向にある中、エレクトロニクスOEM設計エンジニアは、シグナルインテグリティを損なうことなく、バックプレーン相互接続の速度密度エンベロープを押し上げる戦略を必要としています。バックプレーン、ケーブル、PCBの材料のリンクは長くなり、データ伝送は拡大しています。通常、高速ネットワークは密結合高速リンクを必要としており、ノイズやクロストーク、シグナルの劣化が発生しがちです。シグナルインテグリティは、性能の信頼性の面で最も重要です。このため、設計者が最善の対応策の仕様に長けていることが不可欠です。
高速バックプレーンコネクターは今後も、電気通信、データネットワーキング、データストレージ、医療診断、その他の業界の次世代製品開発をサポートする非常に需要の高いものとなります。バックプレーンコネクターは複数のコネクターを並列リンクするため、1つのコネクターのそれぞれのピンセットが他の各コネクタの対応するピンセットと相互接続し、複数のPCBカードを接続して完全なシステムを構成するための「バックボーン」になります。特定のアプリケーションで適切なバックボーンコネクターを選ぶことが、難しいことがあります。選択および仕様条件としては、最低限でも密度やデータレートのオプション、物理的サイズ、差動ペア数、コンポーネントの信頼性とモジュール性、コストの高さなどがあります。また、将来の速度のアップグレードに対応するには、下位および上位互換性も重要です。高額なアーキテクチャの再設計の必要なしに対応できる必要があります。
需要に追いつくため、コネクターメーカーは、設計者が革新的なバックプレーンコネクター設計で正しい選択ができるようにし、アプリケーションリッチな高速エレクトロニクスのチャンネル長を短くして、信号伝送性能を向上させています。非従来型で革新的なアプローチの最たる例は、直交および直交ダイレクト (ミッドプレーン) コネクター設計の導入であり、これによりOEMメーカーはコンパクトな機械的枠組み内により多くのシステムボードを配置できるようになります。チャンネル性能を向上させ、コストを削減するために、スイッチとサーバー、ストレージのアプリケーションでも直交バックプレーンソリューションが使われるようになっています。
直交ミッドプレーンコネクターシステムは、ブロードエッジ結合型の伝送を可能にします。ミッドプレーンの片側の縦置きアドインカードを反対側の横置きアドインカードに接続することでPCBを直交で嵌合します。このテクノロジーによって密度の高いシステムアーキテクチャが可能となり、スペースが限られていてエアフローに制約があることで標準バックプレーンコネクターの実装が難しい場所に、高密度アプリケーションを導入することができます。
最新の直交コネクターアーキテクチャは、嵌合力が低い小さなコンプライアントピンの活用など、設計面の改良点を反映して、PCBからのシグナルの立ち上がりを向上させています。この設計面のチューンアップによって、高速チャンネルの帯域幅のパフォーマンスが改善し、挿入損失、クロストーク、システム内の異なるペア全体のパフォーマンスのばらつきを低減することができます。コンプライアントピンを小さくすると「スタブ」効果が低減され、基板のドリル穴の物理的なサイズが縮小し、静電容量とインピーダンスが向上します。嵌合力は、バックプレーンを選択する際に設計上考慮しなければならないもう1つの重要なポイントです。より狭い空間に多数のシグナルが詰め込まれるほど、低い嵌合力が望ましいものとなります。高挿入力バックプレーンコネクターでは、しばしば、別のラッチング技術や、ピンに損傷を与えるリスクが高くなる可能性があるシャーシ許容量（レールやダイドなど）を考慮する必要が出てくる場合があります。低挿入力でありながら、最後まで垂直力を維持できることが最適であり、これが直交コネクターシステムのもう1つのメリットです。
ハイエンドの高価な材料ではなく、標準的なPCB材料を利用し続けられるため、OEMメーカーとその設計チームにとっては、直交設計アーキテクチャはコスト削減になります。密度が高いほど小さなパッケージングが可能となり、費用対効果の高い価格帯で、より小さく環境にやさしいソリューションを求めている顧客のニーズに直接対応できます。
直交バックプレーン・ミッドプレーンコネクターは、以下の多様なアプリケーションに適する、20Gbps以上のデータ・レート用に様々なコンフィギュレーションで展開されています。
- 電気通信：ハブ、スイッチ、ルーター、中央オフィス、セルラーインフラ、マルチプラットフォームシステム
- データネットワーキング：サーバーとストレージ
- 試験・測定デバイス
- 医療診断機器