Les alliages de cuivre, y compris le cuivre au béryllium et le bronze phosphoreux, offrent une flexibilité suffisante et peuvent être utilisés pour l'emboutissage et le formage à grande vitesse de produits. Divers matériaux de placage, de l'or à l'étain, réduisent la résistance de contact, augmentent la durabilité et empêchent la corrosion. Les câbles en cuivre peuvent être terminés de manière fiable en utilisant une variété de techniques, y compris la soudure, le sertissage, le dénudage des fils et la soudure. Les circuits en cuivre intégrés dans le matériau stratifié PCB multicouche permettent des connexions haute densité. Les composants de ces cartes sont fabriqués à l'aide d'équipements automatisés à grande vitesse et soudés par brasage à la vague. La conception et la mise en place de circuits en cuivre fiables au fil des ans ont donné confiance aux gens dans le milieu et la chaîne d'approvisionnement mondiale composée de divers fabricants.
Le cuivre est un excellent matériau, mais il a ses limites. À mesure que la vitesse du système continue d'augmenter, les conducteurs en cuivre commencent à présenter des caractéristiques défavorables. En plus de la simple résistance CC, des facteurs tels que les changements d'impédance, la diaphonie avant-arrière, l'inclinaison, la gigue et les interférences entre symboles dégradent souvent la qualité des signaux numériques. De plus, les problèmes des EMI et des boucles de masse doivent être résolus.
Au fur et à mesure que le débit de données augmente, chacun de ces facteurs négatifs devient plus important, ce qui limite effectivement la longueur physique du canal. Au cours des dernières années, les concepteurs de systèmes ont commencé à entrer dans des applications à plus de 25 Gb / s. Compte tenu de divers facteurs, le maintien de la vitesse de transmission des signaux numériques est devenu un défi de plus en plus sérieux.
Les connexions de fibres optiques utilisant des photons au lieu d'électrons sont discutées depuis de nombreuses années. Le faisceau lumineux modulé qui transmet les informations numériques a toujours été le support de choix pour les liaisons à très longue distance, tandis que les canaux en cuivre nécessitent plusieurs points d'amplification et tentent de réduire la distorsion. Les ingénieurs continuent de chercher des moyens de prolonger la durée de vie du cuivre. La faisabilité de la fibre optique dans les canaux à courte et moyenne portée est un objectif des ingénieurs depuis de nombreuses années. Améliorations de la transmission sur canal cuivre, y compris la transition vers des paires différentielles, la signalisation PAM4 et le conditionnement de signal avancé intégré à la puce SERDES, ces mesures permettent aux concepteurs de continuer à utiliser des canaux cuivre de longueur acceptable.
La fibre optique souffre de plusieurs défis, y compris le coût supplémentaire et la puissance consommée par le processus de conversion électro-optique requis aux deux extrémités du canal optique. Et le processus de terminaison de fibre difficile et coûteux. Les matériaux à fibres optiques sont également considérés comme plus fragiles que les câbles en cuivre traditionnels.
Alors que les canaux à haut débit continuent d'être limités par le cuivre et que le coût des câbles optiques, des connecteurs et des composants actifs baisse, les attitudes des gens changent. La fibre optique offre les avantages d'une bande passante et d'une accessibilité plus élevées. Les progrès du multiplexage par répartition en longueur d'onde et de la transmission cohérente peuvent encore améliorer l'efficacité de la fibre optique.
Grâce à l'utilisation de la technologie à faisceau étendu, une sensibilité extrême à toute contamination sur la surface de contact de l'interface optique a été minimisée, ce qui utilise des lentilles intégrées dans le connecteur pour augmenter le diamètre du faisceau à travers l'interface. Cette technique réduit considérablement l'impact de la poussière sur la lumière transmise.
La fibre optique est actuellement envisagée pour une utilisation dans les centres de données et les applications relativement courtes. Dans certains cas, la fibre optique peut même être utilisée dans des boîtiers.
La nécessité de minimiser la perte et la distorsion des matériaux de circuits imprimés dans les applications haute performance a incité les gens à retirer ces canaux de la carte de circuit imprimé. Une solution consiste à convertir le signal haute vitesse en un câble twinax blindé adjacent au dispositif ASIC ou SERDES. Dans ces câbles, l'atténuation et la distorsion du signal sont considérablement réduites. Ces câbles sautent sur la surface du PCB et se terminent souvent par des connecteurs d'E / S installés sur le panneau de l'appareil.
Une autre solution récente est l'optique co-packagée, qui localise le processus de conversion électro-optique sur un substrat commun avec SERDES ou des puces de commutation, et utilise des optiques pour amener le signal directement sur le panneau d'E / S. Le résultat est une faible distorsion et une densité de ports élevée.
La réalisation de cette technologie d'intégration est la photonique au silicium, qui tente d'intégrer plusieurs composants d'un émetteur ou d'un récepteur optique sur une puce de silicium. Le but est de remplacer les impulsions électriques par des signaux photoniques. Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont essayé de fabriquer un laser pratique sur silicium, mais sans succès. Récemment, ils ont choisi de se concentrer sur des sources laser séparées et des puces photoniques montées sur un substrat commun. Les dispositifs photoniques au silicium peuvent intégrer plusieurs fonctions, y compris des modulateurs, SERDES, amplificateurs optiques, détecteurs, filtres, coupleurs et distributeurs, et intégrer des circuits électroniques de logique, de mémoire et de commande sur la même puce.
Les avantages fournis par cette technologie comprennent:
* Transmission à grande vitesse.
* Les guides d'ondes en silicium peuvent coexister avec des conducteurs sur un substrat commun.
* Utilisez l'équipement existant de fabrication de circuits intégrés, de processus et de test de plaquettes.
* Possibilité de créer des composants électroniques et optiques sur la même puce.
* Réalisez une conversion électro-optique sur la même puce.
* Réduisez la consommation d'énergie.
* Le degré d'intégration augmente la densité du système.
* Réduisez les coûts du système grâce à l'automatisation.
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