224Gbps板對板連接器,應(yīng)對AI時代高速連接挑戰(zhàn)|Molex莫仕 MMe的技術(shù)揭秘
隨著人工智能(AI)技術(shù)的迅猛發(fā)展,數(shù)據(jù)中心對高速數(shù)據(jù)傳輸和大帶寬的需求日益迫切。高速板對板(BtoB)連接器作為數(shù)據(jù)中心核心互連組件,在支持AI服務(wù)器、超級計算機(jī)和生成式AI應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,其性能直接影響整體系統(tǒng)效率和數(shù)據(jù)處理能力。Molex(莫仕)推出的Mirror Mezz Enhanced(MMe)連接器,以其支持高達(dá)224Gbps-PAM4的傳輸速率、卓越的信號完整性和高密度堆疊設(shè)計,成為行業(yè)焦點。該連接器不僅滿足了AI時代對高速互聯(lián)的嚴(yán)苛要求,還通過創(chuàng)新設(shè)計優(yōu)化了散熱和空間利用效率。在2025年慕尼黑上海電子展(electronica China)上,我們有幸采訪了Molex莫仕銅質(zhì)解決方案產(chǎn)品經(jīng)理潘偉強(Poon Wai Kiong),深入探討MMe技術(shù)的突破及其在AI驅(qū)動的未來中的應(yīng)用前景。
起底Mirror Mezz家族的技術(shù)基因
從2017年首款Mirror Mezz的亮相,到2023年支持224Gbps的Mirror Mezz Enhanced(MMe)的問世,Molex莫仕的Mirror Mezzanine(以下簡稱Mirror Mezz或MM)家族不斷突破技術(shù)邊界,展現(xiàn)了Molex對高速連接的深刻洞察,每款產(chǎn)品都針對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟煌枨筮M(jìn)行了精心優(yōu)化。首先,讓我們深入剖析MM家族的成員構(gòu)成及其核心技術(shù)基因,揭示其如何為AI時代的高性能計算注入強勁動力。
標(biāo)準(zhǔn)Mirror Mezzanine(2017年)是家族的開山之作,自推出以來一直是高速板對板連接器的基石。它支持高達(dá)112Gbps-PAM4的傳輸速率,為早期數(shù)據(jù)中心和高性能計算設(shè)備提供了可靠的互連解決方案。其設(shè)計注重信號完整性和低損耗,成為當(dāng)時行業(yè)內(nèi)高速連接的標(biāo)桿。
2021年,Mirror Mezzanine Pro應(yīng)運而生。隨著數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的爆發(fā)式增長,這款連接器在保持112Gbps速率的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步優(yōu)化了性能 性能,增強了信號完整性和電源效率,特別適合云計算、AI訓(xùn)練平臺和5G基礎(chǔ)設(shè)施等需要穩(wěn)定高速連接的場景。Pro版本在散熱設(shè)計和電氣性能上進(jìn)行了升級,滿足了更苛刻的應(yīng)用需求。
家族的最新成員是2023年發(fā)布的Mirror Mezzanine Enhanced(MMe)。它將高速連接推向了新高度,支持驚人的224Gbps-PAM4速率,專為AI加速卡、下一代數(shù)據(jù)中心和超大規(guī)模計算平臺設(shè)計。MMe不僅提升了數(shù)據(jù)傳輸速度,還通過優(yōu)化的堆疊設(shè)計和散熱性能,滿足了AI時代對高密度、高效率互連的嚴(yán)苛要求。
這三款產(chǎn)品共同構(gòu)成了Mirror Mezz家族,從112Gbps到224Gbps,覆蓋了從傳統(tǒng)高性能計算到前沿AI應(yīng)用的廣泛場景,彰顯了Molex對技術(shù)進(jìn)步的堅定承諾。
Mirror Mezz家族的成功不僅僅源于其不斷提升的傳輸速率,更得益于其獨特的技術(shù)基因。這些核心設(shè)計理念貫穿整個家族,使其在性能、靈活性和成本效率上獨樹一幟。以下是對MM家族技術(shù)基因的深入解析:
陰陽同體插配接口:化繁為簡的創(chuàng)新設(shè)計
MM家族最引人注目的技術(shù)特色之一是其陰陽同體插配接口(hermaphroditic mating interface)。不同于傳統(tǒng)連接器需要區(qū)分公端和母端的復(fù)雜設(shè)計,MM連接器采用單一部件即可實現(xiàn)互相對接。這種創(chuàng)新的設(shè)計理念徹底顛覆了傳統(tǒng)連接器的使用方式,為客戶帶來了顯著的便利。只需要一個零件編號,就能完成配對連接,極大地簡化了物料清單(BOM)和庫存管理的復(fù)雜性。設(shè)計團(tuán)隊無需為公母端分別采購零件,供應(yīng)鏈管理的成本因此大幅降低。
更重要的是,這種單一部件設(shè)計顯著提升了生產(chǎn)效率。制造過程中只需生產(chǎn)和組裝一種類型的連接器,裝配錯誤的概率大大降低,生產(chǎn)線的可靠性隨之提高。更令人印象深刻的是,即使在需要不同堆疊高度的應(yīng)用場景中,MM連接器所需的模具改動也微乎其微。這種設(shè)計不僅降低了開發(fā)和生產(chǎn)成本,還為客戶提供了更高的靈活性。無論是快速調(diào)整堆疊高度,還是適配不同的設(shè)備結(jié)構(gòu),MM連接器的陰陽同體插配接口都能讓設(shè)計和生產(chǎn)流程變得更加高效。這種“同一部件互配”的理念,為MM家族在高速板對板連接市場中贏得了獨特優(yōu)勢。
靈活的堆疊高度設(shè)計:適配萬千場景
憑借著陰陽同體插配接口的技術(shù),就引申出了MM家族的另一大技術(shù)亮點——靈活的堆疊高度設(shè)計。通過僅使用2.50mm和5.50mm兩種高度的連接器,MM家族實現(xiàn)了5mm、8mm和11mm三種堆疊高度組合。這種巧妙的設(shè)計讓連接器能夠適配從超薄設(shè)備到大型服務(wù)器的多樣化場景,同時最大限度地優(yōu)化了生產(chǎn)效率。
“之前不是有公頭母頭,可是我們是陰陽同體插配接口技術(shù),我們的間隙就是好處就是說我有兩個高度,可是我能達(dá)到三個不同的疊高,5、8跟11(mm)?!盤oon Wai Kiong分享到。
當(dāng)需要最低的堆疊高度時,兩個2.50mm高度的連接器對接即可實現(xiàn)5.00mm的超薄組合。這種配置特別適合邊緣計算設(shè)備或緊湊型AI加速卡,能夠在有限空間內(nèi)實現(xiàn)高密度互連。對于需要中等堆疊高度的場景,例如服務(wù)器主板或存儲系統(tǒng),一個5.50mm高度連接器與一個2.50mm高度連接器的組合可以實現(xiàn)8.00mm的高度,在性能和空間利用之間取得完美平衡。而當(dāng)設(shè)備需要更高的堆疊間距時,例如大型數(shù)據(jù)中心設(shè)備或需要額外散熱空間的高性能計算平臺,兩個5.50mm高度的連接器配對即可實現(xiàn)11.00mm的高度。
這種設(shè)計的魅力在于其極簡的實現(xiàn)方式。僅用兩種高度的連接器,就能覆蓋多種應(yīng)用場景,顯著減少了零件種類,簡化了庫存管理和供應(yīng)鏈流程。同時,無論堆疊高度如何變化,MM連接器的核心設(shè)計保持一致,模具改動需求極小。這不僅降低了生產(chǎn)成本,還縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。MM家族的堆疊高度設(shè)計,為設(shè)計團(tuán)隊提供了更大的自由度,讓設(shè)備制造商能夠更輕松地應(yīng)對不同結(jié)構(gòu)的互連需求。
信號完整性與高速性能:追求極致
MM家族的技術(shù)基因還體現(xiàn)在其對信號完整性和高速性能的極致追求。無論是112Gbps的標(biāo)準(zhǔn)Mirror Mezz,還是224Gbps的MMe,每款連接器都經(jīng)過精心設(shè)計,以確保在高頻信號傳輸中保持低損耗和低串?dāng)_。這種對性能的執(zhí)著追求,讓MM家族在AI時代的高速互連需求中始終處于領(lǐng)先地位。
在電氣設(shè)計上,MM連接器采用了先進(jìn)的差分信號對布局和屏蔽技術(shù)。這種設(shè)計能夠最大限度地減少信號干擾,確保即使在224Gbps的超高傳輸速率下,信號依然清晰完整。為了進(jìn)一步降低信號衰減,連接器內(nèi)部使用了高性能低介電常數(shù)材料,支持更長距離的高速傳輸。這種材料選擇不僅提升了性能,還讓MM連接器能夠適配更廣泛的應(yīng)用場景。
此外,MM家族在散熱和電源效率上也下足了功夫。特別是MMe版本,通過優(yōu)化的接觸點設(shè)計和散熱通道,顯著降低了運行中的熱量積聚。這對于AI加速卡等高功率設(shè)備尤為重要,因為過高的熱量可能導(dǎo)致性能瓶頸甚至系統(tǒng)故障。同時,MMe還優(yōu)化了電源傳輸效率,確保連接器在高負(fù)載運行時依然保持穩(wěn)定。這些技術(shù)特性讓MM家族不僅在速度上領(lǐng)先,還在可靠性和能效上為客戶提供了顯著優(yōu)勢。
邁向224Gbps,MMe突破技術(shù)瓶頸
在AI驅(qū)動的高性能計算時代,高速板對板(BtoB)連接器的傳輸速率直接決定了系統(tǒng)的效率和潛力。從112Gbps到224Gbps的躍升看似只是數(shù)字的翻倍,實則是一場技術(shù)上的革命,背后充滿了信號完整性、制造精度和設(shè)計優(yōu)化的重重挑戰(zhàn)。
信號完整性的核心挑戰(zhàn)
要實現(xiàn)224Gbps的超高速傳輸,信號完整性(Signal Integrity, SI)是首要關(guān)卡。在如此高的頻率下(30~50GHz),信號的每一次傳輸都如同在暴風(fēng)雨中航行,稍有偏差便可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或系統(tǒng)性能下降。影響信號完整性的因素錯綜復(fù)雜,阻抗控制首當(dāng)其沖。理想的阻抗匹配能夠確保信號以最小的損耗和干擾傳輸,但實際中,連接器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和組裝工藝卻為優(yōu)化阻抗設(shè)置了重重障礙。
以當(dāng)前Mirror Mezzanine設(shè)計為例,Molex的工程師發(fā)現(xiàn),端子尺寸的微小變化可能引發(fā)串?dāng)_頻率的共振,尤其在高頻范圍內(nèi)。這種共振如同樂器上不和諧的音符,放大信號干擾,嚴(yán)重影響傳輸質(zhì)量。更棘手的是,傳統(tǒng)組裝工藝難以精確控制端子尺寸的一致性,微小的偏差便可能導(dǎo)致共振加劇。這種現(xiàn)象揭示了一個關(guān)鍵問題:要在224Gbps的舞臺上站穩(wěn)腳跟,連接器不僅需要設(shè)計上的突破,還需要在制造流程上實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
此外,信號完整性對端子偏移(terminal deflection)也極為敏感。端子與周圍塑料部件之間的距離稍有變化,便可能引發(fā)阻抗異常,進(jìn)而干擾信號傳輸。Molex通過時域反射計(TDR)分析發(fā)現(xiàn),即使是輕微的端子形變,也會對224Gbps的高速信號產(chǎn)生顯著影響。這種敏感性如同在高速賽車中調(diào)整輪胎角度,稍有偏差便可能導(dǎo)致失控。這意味著,MMe的開發(fā)不僅要優(yōu)化端子設(shè)計,還要確保組裝過程中端子位置的絕對一致性。
在從112Gbps邁向224Gbps的過程中,Molex深入反思了現(xiàn)有Mirror Mezzanine設(shè)計的局限性。這些經(jīng)驗教訓(xùn)為MMe的開發(fā)奠定了堅實基礎(chǔ)。首先,當(dāng)前設(shè)計中端子采用的縫合式結(jié)構(gòu)(stitched terminal design)限制了調(diào)節(jié)端子寬度的靈活性。這種結(jié)構(gòu)在較低速率下尚可應(yīng)對,但在224Gbps的高頻環(huán)境下,端子寬度和間距的微小變化對阻抗和串?dāng)_的影響被放大數(shù)倍。Molex的測試數(shù)據(jù)表明,端子間隙的不一致會導(dǎo)致17.5GHz處的顯著共振,嚴(yán)重干擾信號完整性。
其次,組裝過程中的變異性是另一大瓶頸。由于端子排列極為密集,傳統(tǒng)的組裝工藝難以滿足高頻應(yīng)用對公差和對準(zhǔn)的嚴(yán)苛要求。例如,端子錯位或配對不一致可能引發(fā)額外的信號噪聲和串?dāng)_。Molex的頻域響應(yīng)分析顯示,在30~50GHz的高頻范圍內(nèi),結(jié)構(gòu)尺寸的微小偏差足以引發(fā)信號共振,進(jìn)而降低連接器的性能。這些發(fā)現(xiàn)讓Molex意識到,邁向224Gbps不僅需要重新設(shè)計連接器,還需要徹底升級制造流程,以確保端子尺寸和位置的精確控制。
MMe的突破:技術(shù)創(chuàng)新與精密工程
面對這些挑戰(zhàn),Molex通過一系列技術(shù)創(chuàng)新和精密工程手段,成功開發(fā)出MMe連接器,使其在224Gbps的超高速傳輸中表現(xiàn)出色。以下是MMe實現(xiàn)突破的關(guān)鍵技術(shù):
首先,MMe在端子設(shè)計上進(jìn)行了大幅優(yōu)化。針對縫合式端子結(jié)構(gòu)靈活性不足的問題,Molex重新設(shè)計了端子的幾何形狀和排列方式,以提高阻抗控制的精確性。通過精確調(diào)整端子寬度和間隙,MMe顯著降低了17.5GHz處的共振風(fēng)險,確保信號終端之間的均勻間隙。這種設(shè)計如同為信號打造了一條平坦的高速公路,最大限度地減少了串?dāng)_和信號損耗。
其次,MMe引入了更嚴(yán)格的組裝工藝和質(zhì)量控制措施。Molex意識到,傳統(tǒng)組裝流程無法滿足224Gbps對端子尺寸和位置一致性的要求。因此,團(tuán)隊優(yōu)化了生產(chǎn)線的自動化程度,采用了高精度的端子定位技術(shù)和實時監(jiān)測系統(tǒng)。這些改進(jìn)確保了端子尺寸的微小變化被控制在極低的公差范圍內(nèi),徹底消除了因組裝變異引發(fā)的信號共振問題。這種對細(xì)節(jié)的極致追求,讓MMe的信號完整性性能達(dá)到了新的高度。
此外,MMe在材料選擇和散熱設(shè)計上也實現(xiàn)了突破。為了應(yīng)對高頻傳輸中的信號衰減,MMe選用了低介電常數(shù)的先進(jìn)材料,減少了信號損耗,支持更長距離的穩(wěn)定傳輸。同時,針對AI加速卡等高功率設(shè)備對散熱的需求,MMe優(yōu)化了端子接觸點和散熱通道的設(shè)計,降低了運行中的熱量積聚。這種綜合性的優(yōu)化不僅提升了性能,還增強了連接器在高負(fù)載環(huán)境下的可靠性。
MMe的性能通過多項指標(biāo)得到了驗證。Molex的測試數(shù)據(jù)中,插入損耗、回波損耗和阻抗的比較圖表清晰地展示了MMe(綠色曲線)相較于Mirror Mezzanine(紅色曲線)和Mirror Mezzanine Pro(藍(lán)色曲線)的優(yōu)勢。在所有指標(biāo)中,MMe均表現(xiàn)出色,插入損耗和回波損耗顯著降低,阻抗控制更加穩(wěn)定。這些結(jié)果表明,MMe在高頻環(huán)境下能夠保持卓越的信號完整性,滿足224Gbps應(yīng)用的嚴(yán)苛需求。
此外,MMe在串?dāng)_測試中也展現(xiàn)了優(yōu)異性能。功率和近端串?dāng)_(NEXT)以及功率和遠(yuǎn)端串?dāng)_(FEXT)的分析顯示,MMe的串?dāng)_幅度遠(yuǎn)低于前代產(chǎn)品。這種改進(jìn)得益于端子間隙的精確控制和優(yōu)化的屏蔽設(shè)計,讓MMe能夠在高密度互連場景中保持信號的純凈度。這些測試結(jié)果不僅驗證了MMe的技術(shù)突破,也鞏固了其作為224Gbps高速板對板連接解決方案的行業(yè)領(lǐng)先地位。
“所以這個就是我們的其中一個賣點,就是我們可以維持尺寸不變,然后把 Si的性能拉的更高,這個是其中一個操作。”Poon Wai Kiong分享到。
MMe的開發(fā)過程表明,邁向更高傳輸速率需要設(shè)計與制造的協(xié)同創(chuàng)新。僅僅改進(jìn)連接器結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,組裝工藝的每一次進(jìn)步都直接影響最終性能。Molex通過對細(xì)節(jié)的極致關(guān)注和嚴(yán)格的質(zhì)量控制,成功將MMe打造為AI時代高速互連的標(biāo)桿。
AI時代,塑造高速連接的未來
隨著對更快數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟪掷m(xù)增長,連接器正在演進(jìn)以支持高達(dá)448Gbps的令人印象深刻的數(shù)據(jù)速率。這種數(shù)據(jù)速率的指數(shù)級增長使海量信息的無縫傳輸成為可能,使行業(yè)能夠滿足數(shù)字時代的需求。與此同時,連接器也在適應(yīng)處理更高、更快的電源吞吐量,促進(jìn)向連接設(shè)備的高效電力傳輸。
“現(xiàn)在我們開始的時候是750瓦,然后差不多兩年前的話就到1000瓦,然后現(xiàn)在他們在講1200,甚至到1400瓦,你的 power越上越高的話,就說你的熱量就越多,你要散熱能力越多?!盤oon Wai Kiong分享到。
熱管理已成為一個關(guān)鍵考慮因素,解決方案如液浸冷卻正在革命化連接器在高速連接系統(tǒng)中散熱的方式。通過將連接器浸沒在非導(dǎo)電液體中,未來可以實現(xiàn)無與倫比的熱效率,確保在最苛刻的環(huán)境中也能保持最佳性能。
但進(jìn)步并未止步于此。連接器還在尺寸上經(jīng)歷轉(zhuǎn)型,趨勢是更小的外形尺寸,以最大化空間利用率,同時不犧牲性能。此外,增強的耐用性也成為焦點,連接器被設(shè)計為能夠承受更苛刻的操作條件,確保長期可靠性。
從112Gbps到224Gbps的跨越,是一場對信號完整性、端子設(shè)計和制造精度的全方位考驗。Molex的Mirror Mezzanine Enhanced通過優(yōu)化的端子結(jié)構(gòu)、精密的組裝工藝和先進(jìn)的材料選擇,成功突破了這些挑戰(zhàn),以卓越的性能滿足了AI加速卡和數(shù)據(jù)中心的嚴(yán)苛需求。MMe的成功不僅代表了技術(shù)上的里程碑,更彰顯了Molex面向未來高速通信技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新能力。