SASケーブル 高周波パラメータの紹介

今日のストレージ システムは、テラビット単位で成長し、データ転送速度が向上するだけでなく、必要なエネルギーも少なくなり、占有面積も小さくなります。これらのシステムは、柔軟性を高めるために、より優れた接続性も必要とします。設計者は、現在または将来必要とされるデータ速度を提供するために、より小型の相互接続を必要としています。そして、誕生から発達、そして徐々に成熟するまでの標準は、一日の仕事とは程遠いものです。特に IT 業界では、Serial Attached SCSI (SAS) 仕様と同様に、あらゆるテクノロジーが常に改善され、進化しています。パラレル SCSI の後継として、SAS 仕様はしばらく前から存在しています。

SASは長い年月を経て仕様が改良されてきましたが、基本的なプロトコルはそのままに、基本的に大きな変更はありませんが、外部インターフェースコネクタの仕様には多くの変更が加えられ、調整が加えられています。 SAS は市場環境に適応するために、このような「千マイルまでの段階的なステップ」の継続的な改善により、SAS 仕様はますます成熟してきました。さまざまな仕様のインターフェイス コネクタは SAS と呼ばれ、パラレルからシリアルへ、パラレル SCSI テクノロジーからシリアル接続 SCSI (SAS) テクノロジーへの移行により、ケーブル配線方式が大きく変わりました。以前のパラレル SCSI は、16 チャネル上でシングルエンドまたは差動を最大 320Mb/s で動作できました。現在、エンタープライズストレージ分野でより一般的なSAS3.0インターフェイスがまだ市場で使用されていますが、帯域幅は長い間アップグレードされていないSAS3の2倍の24Gbpsで、約75Gbpsです。一般的な PCIe3.0×4 ソリッド ステート ドライブの帯域幅の %。SAS-4 仕様に記載されている最新の MiniSAS コネクタは、より小型で高密度が可能です。最新の Mini-SAS コネクタは、元の SCSI コネクタのサイズの半分、SAS コネクタのサイズの 70% です。オリジナルの SCSI パラレル ケーブルとは異なり、SAS と Mini SAS の両方に 4 つのチャネルがあります。ただし、高速化、高密度化、柔軟性の向上に加えて、複雑さも増加しています。コネクタのサイズが小さいため、元のケーブル メーカー、ケーブル アセンブラ、およびシステム設計者は、ケーブル アセンブリ全体の信号整合性パラメータに細心の注意を払う必要があります。

すべてのケーブル アセンブラが、ストレージ システムの信号整合性のニーズを満たす高品質の高速信号を提供できるわけではありません。ケーブル組立業者は、最新のストレージ システム用の高品質でコスト効率の高いソリューションを必要としています。安定した耐久性のある高速ケーブル アセンブリを製造するには、いくつかの要素を考慮する必要があります。機械加工と処理の品質を維持することに加えて、設計者は、今日の高速メモリ デバイス ケーブルを可能にするシグナル インテグリティ パラメータに細心の注意を払う必要があります。

シグナルインテグリティ仕様 (どのシグナルが完全ですか?)

シグナルインテグリティの主なパラメータには、挿入損失、近端および遠端のクロストーク、リターンロス、内部の差分ペアのスキュー歪み、差分モードからコモンモードまでの振幅などがあります。これらの要因は相互に関連しており、互いに影響を及ぼしますが、一度に 1 つの要因を考慮して、その主な影響を調べることができます。

挿入損失（高周波パラメータ基礎01-減衰パラメータ）

挿入損失は、ケーブルの送信端から受信端までの信号振幅の損失であり、周波数に正比例します。以下の減衰図に示すように、挿入損失は線数にも依存します。30 または 28 AWG ケーブルの短距離内部コンポーネントの場合、高品質のケーブルの減衰は 1.5 GHz で 2 dB/m 未満である必要があります。10m ケーブルを使用する外部 6Gb/s SAS の場合、平均ライン ゲージ 24 のケーブルが推奨されます。これは 3GHz で 13dB の減衰しかありません。より高いデータ レートでより多くの信号マージンが必要な場合は、長いケーブルに対して高周波数での減衰が少ないケーブルを指定します。

クロストーク (高周波パラメータの基礎 03 - クロストークパラメータ)

ある信号または差のペアから別の信号または差のペアに伝達されるエネルギーの量。SAS ケーブルの場合、近端クロストーク (NEXT) が十分に小さくないと、ほとんどのリンク問題が発生します。NEXT の測定はケーブルの一端のみで行われ、出力送信信号ペアから入力受信信号ペアに転送されるエネルギー量です。遠端クロストーク (FEXT) は、ケーブルの一端で伝送ペアの信号を注入し、ケーブルの他端で伝送信号にどれだけのエネルギーが残っているかを観察することによって測定されます。

ケーブル アセンブリおよびコネクタの NEXT は、通常、信号差動ペアの絶縁不良によって発生します。これは、コンセントやプラグ、接地の不完全さ、またはケーブル終端領域の取り扱いの不備によって発生する可能性があります。システム設計者は、ケーブル アセンブラがこれら 3 つの問題に対処していることを確認する必要があります。

24、26、28 の一般的な 100Ω ケーブルの損失曲線

「SFF-8410 - HSS Copper Testing and Performance Requirements の仕様」に準拠した高品質のケーブル アセンブリでは、NEXT の測定値は 3% 未満である必要があります。S パラメータに関する限り、NEXT は 28dB より大きくなければなりません。

リターンロス (高周波パラメータの基礎 06 - リターンロス)

リターンロスは、信号が注入されたときにシステムまたはケーブルから反射されるエネルギーの量を測定します。この反射エネルギーは、ケーブルの受信端で信号振幅の低下を引き起こす可能性があり、送信端で信号の完全性の問題を引き起こす可能性があり、システムおよびシステム設計者に電磁干渉の問題を引き起こす可能性があります。

このリターンロスは、ケーブルアセンブリ内のインピーダンスの不整合によって発生します。この問題を細心の注意を払って扱うことによってのみ、信号がソケット、プラグ、およびワイヤ端子を通過するときに信号のインピーダンスが変化せず、インピーダンスの変化を最小限に抑えることができます。現在の SAS-4 規格は、SAS-2 の ±10Ω と比較して、±3Ω のインピーダンス値に更新されており、高品質のケーブルの要件は、85 または 100±3Ω の公称公差内に維持される必要があります。

スキュー歪み

SAS ケーブルには、差ペア間と差ペア内 (シグナル インテグリティ理論の差信号) の 2 つのスキュー歪みがあります。理論的には、複数の信号がケーブルの一端に入力された場合、それらは同時に他端に到着するはずです。これらの信号が同時に到着しない場合、この現象はケーブルのスキュー歪み、または遅延スキュー歪みと呼ばれます。差分ペアの場合、差分ペア内のスキュー歪みは差分ペアの 2 本のワイヤ間の遅延であり、差分ペア間のスキュー歪みは 2 組の差分ペア間の遅延です。差分ペアの大きなスキュー歪みは、送信信号の差分バランスを悪化させ、信号振幅を低下させ、時間ジッターを増加させ、電磁干渉の問題を引き起こします。高品質のケーブルと内部スキュー歪みの差は 10ps 未満である必要があります。