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。
在高頻(>10 GHz)條件下,任何幾何結構的微小變化都會影響阻抗,進而造成反射(Return Loss)與插入損耗(Insertion Loss)增加。例如,100 Ω 的雙軸電纜若偏差 ±5 Ω,就可能導致眼圖閉合或位元錯誤率(BER)上升。為了維持穩定的信號完整性,製程上必須嚴格控制差分線的中心距、絕緣厚度及導體對稱性,同時壓接模具需具備高精度,並以 X-ray 檢測加工一致性,確保整體阻抗維持在設計公差範圍內。
高頻線的過渡區是指線材與連接器之間的結構轉換區域。在這個區域內,信號從柔性的雙絞線傳輸轉換至連接器的 PIN PAD,幾何結構變化劇烈,極易造成阻抗不連續與反射問題。為了確保訊號完整性,建議在設計階段進行電磁模擬(如 HFSS 或 CST)以驗證阻抗連續性,並可透過鍍銅屏蔽材料或導電膠優化接地連續性,降低高頻損耗與共模雜訊風險。
當差分對的線長不一致時,訊號抵達時間會錯開,產生相位延遲及眼圖傾斜現象。這種時間差稱為 Skew,在 25 Gbps 以上的高速傳輸中應嚴格控制於 5 ps(約 0.5 mm)以內。為降低 skew,需在加工前精準量測並固定每組線對,且在彎折及佈線過程中,兩條導體應保持同方向、同張力處理,以確保訊號同步與穩定性。
高頻線組裝後若出現 Return Loss 不佳,常見原因是過渡區(Transition Zone)設計或加工不當,造成阻抗不連續。例如焊料滲入過深、壓接區過長或屏蔽層接地不良,皆會導致訊號反射與損耗增加。建議在設計階段進行 3D 電磁模擬(如 HFSS 或 CST),並於製程中嚴格控制焊料長度及焊接形狀,確保芯線與PAD幾何結構有連續,以提升高頻傳輸穩定性與信號完整性。
高頻線材在焊接或熱收縮加工過程中,若溫度過高或受熱不均,可能導致絕緣層變形,線材的芯線間距改變,進而造成阻抗突變,尤其在 20 GHz 以上訊號傳輸更為敏感。為確保阻抗穩定性,建議精確控制焊接溫度與時間,及使用治工具固定線材。此方法可有效降低訊號反射與插入損耗,提升高頻線材性能與可靠性。
高頻線彎折過度,會造成芯線間距與屏蔽結構變形,導致阻抗不連續與訊號損耗上升。建議彎曲半徑至少線材的外徑10倍,並加工時使用導板避免局部折角,以確保穩定的高速傳輸性能。
高頻線材的 S 參數差異通常源自材料特性與製程公差。若介電常數(Dk)或損耗因子(Df)不同,絕緣層厚度略有偏差,訊號傳輸特性就會改變。為確保高頻一致性,建議選用低損耗材料(如 FEP、ePTFE),並嚴格控管供應商批次,同時記錄每批線材的S參數,以維持穩定的電氣性能與訊號完整性。