高速背板连接器中的“优等生”：Molex Impel背板互连系统，介绍你认识一下！
在通信、工业和航空航天等高性能、高可靠电子系统中，高速背板是个不可或缺的组件，通过背板上的连线、PCB走线和连接器，电子系统可以实现大批量高速数据流的传输和处理，由此也就催生了专门的背板连接器。
所谓高速背板连接器，顾名思义就是为背板系统提供高速互连解决方案的专用连接器，在大型通讯设备、超高性能服务器、工业计算机、高端存储设备等电子系统中，应用非常普遍。
我们需要什么样的高速背板连接器？
同时，密度增加后，信号与信号间的距离减少，信号间因为相互耦合而产生的串扰也会更严重，由此带来的信号完整性问题也越发严重——这也是目前高速背板连接器设计中的核心课题。因此，如何更好地控制阻抗、降低串扰并提高差分信号间的耦合作用，就成了高速背板连接器设计优先考虑的问题。
因此，高速背板设计时必须将背板连接器作为一个重要的部分考虑进去，综合考虑阻抗、传播延迟、时滞和串扰等因素的影响；而从连接器的角度看，在产品设计时也必须能够考虑到高速背板系统设计时的挑战，帮助用户去规避和克服可能遇到的问题。
另外，在高速背板连接器设计时，还有一个因素不能忽略，那就是连接器必须能够提供足够的互连灵活性。因为随着需求发展，背板互连方式除了传统背板连接，还演化出了越来越多的新“花样”，比如中板、无中板、正交、共面架构等等，这就需要连接器产品的研发能够跟得上需求演进的步伐，同时也需要考虑到与原有和未来互连系统的兼容，方便用户的扩展和升级。
归纳一下，如果我们将高速背板连接器的选型看做是一次考试，那么被考察的连接器，需要具备的能力主要包括：
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高速度
这是基本要求，今天优秀的高速背板连接器能够支持数十Gbps的速度。
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高密度
在有限空间内容纳更多的差分对通道。
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信号完整性
速度越高，这方面的挑战越大，需要综合考虑各种因素。
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稳定性
具有优秀的电气性能和机械结构，确保在较宽的频率和温度范围内，以及振动环境中都有上佳表现。
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灵活性
支持多样化的互连设计要求，支持向前和向后兼容。
能够达到上述的要求，且表现出众的产品，才能算是高速背板连接器中的“优等生”。Molex公司的Impel背板连接器就是这些“优等生”中的一员，我们今天就一起来认识一下Ta。
图1：Impel背板连接器系统
（图源：Molex）
Molex Impel背板连接器系统概览
下面我们就来一起观察一下这款解决方案的技术细节。
如果要给Molex Impel背板连接器系统写一段精炼的评语，大概是这样的——该连接器系统支持的数据速率最高达40Gbps（NRZ），可实现出色的信号完整性、高互连密度，同时具有后向和前向兼容性；这些连接器电气性能出色，具有低串扰、低插入损耗、高稳定性等特点，是电信、数据中心、工业、军事/航空航天设备的理想选择。
特别值得一提的是，Impel背板连接器能够支持各种高速背板互连选项，包括传统连接、共面连接、正交中板连接、无中板的正交直连，以及与线缆组件的直连（如图2）。可以说Impel系列不只是几款简单的连接器产品，而是真正形成了一个完整的互连系统，能够响应各种高速背板的互连需求，在性能之外，为PCB工程师的开发带来极大的灵活性。
图2：Impel背板连接器系统支持各种高速背板互连
（图源：Molex）
这些不同的高速背板互连方案，也各具特点：
Impel传统连接器采用接插至垂直插头的直角子卡，提供2至6线对选项，具有性价比优势。1.90mm间距的传统解决方案每线性英寸支持80个差分线对，而3.00mm间距的传统解决方案则支持四路由（quad-route）信号迹线（每层两对），有助于减少PCB层数。
Impel连接器系统的共面解决方案，支持直角子卡接插至直角接头，增加了系统的可升级性。
Impel的正交架构方案，提供3至6线对配置，每个正交节点可以从18个差分线对扩展至72个差分线对。
Impel连接器系统提供正交方向的直接PCB连接（正交直连），以缩短系统通道长度，改进信号完整性通道性能。与传统的背板连接和中间板连接系统相比，这种互连结构有利于改善空气流动，降低对板空间的占用，并简化物料的供应链管理，降低应用成本。
Impel背板连接器“细节”中的优势
如果再进一步剖析，我们就能发现Impel背板连接器的更多设计细节，而正是这些“细节”，决定了产品出众的特性。
01
Molex的Impel连接器技术（正在申请专利），搭配紧密耦合的差分对结构，可以为连接器系统提供理想的信号完整性和机械隔离特性。
图3：Impel连接器紧密耦合的差分对结构
（图源：Molex）
02
交错式插头引脚接口设计，为信号引脚提供了可靠的机械隔离，并消除了应用现场对插针弯曲的担忧，可以提供“先插后断（first-mate- last-break）”的能力。
图4：Impel连接器交错式插头引脚接口设计
（图源：Molex）
03
提供多个引脚间距选项，包括1.90mm间距的宽边耦合结构、2.35mm间距的正交结构、3.00mm间距的四路由结构。这些引脚结构具有出色的互连密度和电气性能，以及低串扰、低插入损耗特性，能够保证在20GHz频率范围内各通道间的性能变化最小化。
04
引脚兼容，可实现与不同高端系统架构的向后和向前兼容，便于用户将系统数据传输速率从25Gbps升级至40Gbps。
05
增强的0.36mm金属化孔直径，满足制造长宽比，同时改善电气性能。
06
标称阻抗92Ω，有助于户尽可能减少阻抗不连续情况的发生。
07
采用无时滞设计，因此无需在PCB布线上补偿连接器时滞。
08
符合IEEE 10GBASE-KR和光学网络互连论坛（OIF）Stat Eye规定的通道性能，经验证符合端到端的信道性能要求。
09
提供定制电缆组件，为所有Impel插头和插座提供了一套完整的信道解决方案，有利于根据具体应用规格实现灵活的设计。
图5：Impel连接器配套的线缆组件
（图源：Molex）
通过上面的介绍，相信大家都已经认识了这款Impel高速背板连接器系统。实际上，该背板互连方案设计的初衷，就是想用一个高度灵活的高密度、高性能、小体积的解决方案，去适应不断发展的高速背板互连的需求，使用户能够以更方便、灵活、更具性价比优势的方式升级到更高数据速率的系统，而无需重新设计现有架构。
从Impel高速背板连接器系统的实际表现来看，确实达到了这样的设计目的，完全能够胜任各种高速背板应用场景的要求。如果你是一位“考官”，会给Impel这位高速背板互连“优等生”的表现打多少分呢？
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