고속 SAS 케이블: 커넥터 및 신호 최적화

고속 SAS 케이블: 커넥터 및 신호 최적화

신호 무결성 사양

신호 무결성의 주요 매개변수로는 삽입 손실, 근단 및 원단 누화, 반사 손실, 차동 쌍 내 스큐 왜곡, 그리고 차동 모드에서 공통 모드로의 진폭 등이 있습니다. 이러한 요소들은 서로 연관되어 있으며 서로 영향을 미치지만, 각 요소를 하나씩 살펴보면서 주요 영향을 살펴볼 수 있습니다.
삽입 손실
삽입 손실은 케이블의 송신단에서 수신단으로 전달되는 신호 진폭의 감쇠이며, 주파수에 정비례합니다. 또한, 삽입 손실은 아래 감쇠 그래프에서 볼 수 있듯이 와이어 게이지에 따라 달라집니다. 30 또는 28 AWG 케이블을 사용하는 단거리 내부 구성 요소의 경우, 고품질 케이블은 1.5GHz에서 감쇠가 2dB/m 미만이어야 합니다. 10m 케이블을 사용하는 외부 6Gb/s SAS의 경우, 평균 와이어 게이지가 24인 케이블을 사용하는 것이 좋습니다. 이 케이블은 3GHz에서 감쇠가 13dB에 불과합니다. 더 높은 데이터 전송 속도에서 더 큰 신호 마진을 확보하려면 긴 케이블에 대해 고주파에서 감쇠가 낮은 케이블을 지정하세요. 예를 들어, POWER 케이블이 있는 SFF-8482 또는 SlimSAS SFF-8654 8i와 같은 케이블을 사용하세요.

크로스토크
누화는 한 신호 또는 차동 쌍에서 다른 신호 또는 차동 쌍으로 전송되는 에너지의 양을 나타냅니다. SAS 케이블의 경우, 근단 누화(NEXT)가 충분히 작지 않으면 대부분의 링크 문제를 유발합니다. NEXT 측정은 케이블 한쪽 끝에서만 수행되며, 출력 전송 신호 쌍에서 입력 수신 신호 쌍으로 전달되는 에너지의 크기를 나타냅니다. 원단 누화(FEXT) 측정은 케이블 한쪽 끝의 전송 신호 쌍에 신호를 주입하고 케이블 반대쪽 끝의 전송 신호에 얼마나 많은 에너지가 남아 있는지 관찰하여 수행됩니다. 케이블 구성 요소 및 커넥터의 NEXT는 일반적으로 소켓과 플러그, 불완전한 접지 또는 케이블 종단 영역의 부적절한 처리로 인해 신호 차동 쌍의 절연 불량으로 인해 발생합니다. 시스템 설계자는 MINI SAS HD SFF-8644 또는 OCuLink SFF-8611 4i와 같은 구성 요소에서처럼 케이블 조립업체가 이 세 가지 문제를 해결했는지 확인해야 합니다.

24, 26, 28은 일반적인 100Ω 케이블 손실 곡선입니다.

고품질 케이블 어셈블리의 경우, "SFF-8410 - HSS 구리 시험 및 성능 요건에 대한 사양"에 따라 측정된 NEXT는 3% 미만이어야 합니다. S-파라미터의 경우, NEXT는 28dB 이상이어야 합니다.
반사 손실
반사 손실은 신호가 주입될 때 시스템이나 케이블에서 반사되는 에너지의 크기를 측정합니다. 이 반사 에너지는 케이블 수신단에서 신호 진폭을 감소시키고, 송신단에서 신호 무결성 문제를 야기할 수 있으며, 이는 결국 시스템 및 시스템 설계자에게 전자파 간섭 문제를 야기할 수 있습니다.
이러한 반사 손실은 케이블 구성 요소의 임피던스 불일치로 인해 발생합니다. 이 문제를 매우 신중하게 처리해야만 신호가 소켓, 플러그 및 케이블 단자를 통과할 때 임피던스가 변하지 않고 임피던스 변화를 최소화할 수 있습니다. 현재 SAS-4 표준은 SAS-2의 ±10Ω에서 ±3Ω으로 임피던스 값을 업데이트합니다. 고품질 케이블은 SATA 15P 또는 MCIO 74핀 케이블을 사용하는 SFF-8639와 같이 공칭 85Ω 또는 100Ω ± 3Ω의 허용 오차 내에서 요구 사항을 충족해야 합니다.

왜곡된 왜곡
SAS 케이블에는 두 가지 유형의 스큐 왜곡이 있습니다. 차동 쌍 간 및 차동 쌍 내(신호 무결성 이론 - 차동 신호)입니다. 이론적으로 여러 신호가 케이블 한쪽 끝에 동시에 입력되면 다른 쪽 끝에 동시에 도달해야 합니다. 이러한 신호가 동시에 도착하지 않는 경우 이 현상을 케이블 스큐 왜곡 또는 지연-스큐 왜곡이라고 합니다. 차동 쌍의 경우 차동 쌍 내의 스큐 왜곡은 차동 쌍의 두 도체 사이의 지연이고, 차동 쌍 간의 스큐 왜곡은 두 세트의 차동 쌍 사이의 지연입니다. 차동 쌍 내의 스큐 왜곡이 크면 전송 신호의 차동 균형이 저하되고 신호 진폭이 감소하며 시간 지터가 증가하고 전자기 간섭 문제가 발생할 수 있습니다. 고품질 케이블의 경우 차동 쌍 내의 스큐 왜곡은 SFF-8654 8i ~ SFF-8643 또는 Anti-misalignment Insertion 케이블과 같이 10ps 미만이어야 합니다.
전자기 간섭
케이블에서 전자파 간섭 문제가 발생하는 원인은 여러 가지가 있습니다. 차폐 불량 또는 미차폐, 잘못된 접지 방식, 차동 신호 불균형, 그리고 임피던스 부정합 등이 있습니다. 외부 케이블의 경우, 차폐와 접지가 가장 중요한 두 가지 요소일 가능성이 높습니다. 예를 들어, 빨간색 메시가 있는 SFF-8087 케이블이나 쿠퍼 메시 접지 케이블이 있습니다.
일반적으로 외부 또는 전자기 간섭 차폐는 금속 호일과 편조층의 이중 차폐로 이루어져야 하며, 전체 차폐율은 최소 85% 이상이어야 합니다. 동시에, 이 차폐는 커넥터의 외피에 360° 완전 연결로 연결되어야 합니다. 개별 차폐 쌍의 차폐는 외부 차폐와 분리되어야 하며, 필터 라인은 시스템 신호 또는 DC 접지에서 종단되어야 커넥터 및 케이블 구성 요소(예: SFF-8654 8i Full Wrap 안티슬래시 또는 스쿠프 방지 커넥터 케이블)의 임피던스 제어를 통합적으로 보장할 수 있습니다.