Menyelamatkan integriti isyarat: perkembangan utama dalam reka bentuk penyambung RF ——Dari 5G hingga pengiraan kuantum, bagaimana inovasi teknologi mengubah semula industri penyambung?

Menjamin integriti isyarat: kemajuan utama dalam reka bentuk penyambung RF

——Dari 5G hingga pengiraan kuantum, bagaimana inovasi teknologi mengubah semula industri penyambung?

Pengenalan

Dengan pembangunan pantas teknologi seperti 5G, AI, IoT dan pengiraan kuantum, penyambung RF, sebagai komponen asas transmisi isyarat frekuensi tinggi, telah didorong kepada ketinggian yang tidak pernah terjadi sebelumnya dalam segi kekompleksan reka bentuk dan permintaan prestasi. Bagaimana untuk menjamin integriti isyarat (SI) dalam aplikasi ultra-kecepatan tinggi, ketumpatan tinggi, dan pelbagai senario telah menjadi satu cadangan utama untuk terobosan teknologi dalam industri ini. Artikel ini akan menggabungkan trend industri terkini dan kemajuan teknologi untuk meneroka cabaran inti dan arah inovatif dalam reka bentuk penyambung RF.

---

Latar belakang industri: Kenaikan teknologi yang dikuasai oleh permintaan

Penyambung RF digunakan secara meluas dalam komunikasi, perubatan, penerbangan angkasa, dan pengiraan kuantum. Fungsi asasnya adalah untuk memastikan penjanaan stabil sinyal kekerapan tinggi. Menurut "Laporan Penyelidikan dan Analisis Mendalam Perindustrian Penyambung RF 2025", saiz pasaran global dijangka akan mencapai US$XX bilion pada tahun 2025, dengan kadar pertumbuhan tahunan tergabung XX%, di mana stesen pangkalan 5G, pusat data dan pemanduan autonomi adalah enjin pertumbuhan utama.

Bagaimanapun, apabila kadar isyarat bergerak menuju 224Gbps-PAM4 (seperti PCIe 6.0, USB4 V2), penyambung tradisional menghadapi cabaran ketara seperti kehilangan isyarat, crosstalk, dan gangguan elektromagnetik (EMI). Pakar Intel menunjuk bahawa walaupun kehilangan penyambung laju tinggi adalah kecil, ketidakselarian impedans dan crosstalk boleh menyebabkan pelemahan isyarat yang serius, terutamanya dalam penjanaan pautan panjang.

Cabaran Teknikal: Tiga Cabaran Utama Keselarian Isyarat

1. Kehilangan dan Pemudaran

Kesan kulit dan kerugian dielektrik isyarat berfrekuensi tinggi menyebabkan peningkatan pelemakan dalam garis penjanaan. Sebagai contoh, isyarat di atas 28Gbps mungkin mengalami penutupan mata akibat kerugian dalam penghantaran PCB, dan kadar ralat bit meningkat. Sebagai tindak balas terhadap perkara ini, pakar Molex mencadangkan penyelesaian hibrid "PCB+kabel", dengan menggabungkan bahan rendah kehilangan (seperti Isola Tachyon 100G) dengan kabel untuk mengurangkan kehilangan penyisapan.

2. Penandingan impedans dan pantulan

Pantulan isyarat yang disebabkan oleh ketidakselanjanan impedans adalah masalah utama pautan laju tinggi. Greenconn membaiki struktur penyambung melalui simulasi analisis elemen terhingga (FEA) untuk memastikan bahawa keadaan deformasi terminal sepadan dengan reka bentuk dan mengurangkan keluaran impedans. Pada masa yang sama, memastikan secara tepat impedans penyambung dan garis penjanaan (seperti 50 Ω atau 100 Ω impedans pembezaan) menjadi kunci.

3. Tidak kongruen antara gangguan elektromagnetik dan miniaturisasi

Trend miniaturisasi penghubung telah memperburuk isu keserasian elektromagnetik (EMC). Samtec mendesain penghubung dengan bahan bukan magnetik (seperti loyak khas dan pelapisan) untuk mengurangkan kepekaan magnetik, yang sesuai untuk peralatan MRI dan skenario pengiraan kuantum, sambil mengekalkan prestasi frekuensi tinggi (seperti VSWR ≤ 1.4:1 pada 90GHz).

---

Penyelesaian inovatif: terobosan sinergi dalam bahan, reka bentuk dan proses

1. Inovasi bahan

- Bahan pemalar dielektrik rendah: Bahan berkeupayaan tinggi dan tahan lama yang dikembangkan oleh Boway Alloys boleh mengurangkan kerugian transmisi dan menahan persekitaran ekstrem.

- Loyak bukan magnetik: Samtec menggunakan teknologi pelapisan bukan magnetik untuk mengelakkan gangguan medan magnetik dan meningkatkan kejituan imej perubatan dan bit kuantum.

2. Reka bentuk bercorak simulasi

Perisian Ansys HFSS dan Mechanical digunakan secara meluas untuk mensimulasikan kesan pemampatan mekanik penghubung terhadap prestasi elektrik. Sebagai contoh, jika sesaran pin penghubung yang dipasang dengan pemampatan melebihi 0.7mil, ia mungkin menyebabkan VSWR dalam band frekuensi di atas 65GHz memburuk kepada 1.4:1. Melalui simulasi, tork pemasangan boleh didalami (dianjurkan 0.5-0.8 inci-paun) untuk mengurangkan risiko penyusutan PCB.

3. **Teknologi berasaskan keseimbangan dan reka bentuk pelindung**

Teknologi penekanan prapenghantaran (FFE) dan penyamaan penerima (CTLE/DFE) memperbaiki kerugian saluran dan meningkatkan kualiti gambar mata. Pada masa yang sama, struktur pelindung berlapis dan optimasi tanah boleh mengurangkan crosstalk hujung dekat (NEXT) dan crosstalk hujung jauh (FEXT).

---

Penggunaan dalam industri: dari pusat data hingga had quantum

- Pusat data: Penyambung pantas tunggal-peladen NVIDIA GB200 NVL72 bernilai lebih daripada 300,000 yuan, bergantung kepada pautan 224Gbps untuk menyokong keperluan komputasi AI.

- Imej perubatan: Penyambung non-magnet mencapai penjanaan isyarat RF tanpa gangguan dalam peralatan MRI dan meningkatkan resolusi imej.

- Pengiraan kuantum: Penyambung non-magnet Samtec memastikan kestabilan isyarat bit kuantum dan mengelakkan dekoherensi yang disebabkan oleh medan magnet.

---

Pelarian masa depan: keupayaan dan reka bentuk kolaboratif

Para pakar industri memperkirakan bahawa generasi seterusnya penyambung akan mengintegrasikan secara mendalam alatan simulasi bertenaga AI dan pangkalan data bahan untuk mencapai "tutup kitaran reka bentuk-pengeluaran-uji". Sebagai contoh, Boway Alloy mengoptimumkan formula bahan melalui model AI untuk memendekkan kitaran pembangunan. Selain itu, dengan penyebaran CXL dan teknologi sambungan optik, penyambung RF mungkin akan berkembang ke arah integrasi optoelektronik untuk menembusi had fizikal prestasi elektrik.

---

Kesimpulan

Keselarian isyarat bukan sahaja penanda teknikal, tetapi juga batu ujian bagi keupayaan inovasi dalam industri penyambung. Dari sains bahan hingga teknologi simulasi, dari stesen 5G hingga makmal kuantum, inovasi reka bentuk penyambung RF sedang secara perlahan mendorong sempadan dunia digital. Di masa depan, hanya dengan terus menembusi leher botol teknikal kita boleh menjadi tak terkalahkan dalam pertandingan ini "kelajuan dan kestabilan".