고속 SAS 케이블: 커넥터 및 신호 최적화

고속 SAS 케이블: 커넥터 및 신호 최적화

신호 무결성 사양

신호 무결성의 주요 매개변수에는 삽입 손실, 근거리 및 원거리 누화, 반사 손실, 차동 쌍 내의 스큐 왜곡, 차동 모드에서 공통 모드로의 진폭 등이 있습니다. 이러한 요소들은 서로 연관되어 있고 영향을 미치지만, 각 요소를 하나씩 고려하여 그 주요 영향을 분석할 수 있습니다.
삽입 손실
삽입 손실은 케이블의 송신단에서 수신단까지 신호 진폭이 감쇠되는 것을 나타내며, 주파수에 비례합니다. 삽입 손실은 아래 감쇠 그래프에서 볼 수 있듯이 전선 굵기에도 영향을 받습니다. 30AWG 또는 28AWG 케이블을 사용하는 단거리 내부 구성 요소의 경우, 고품질 케이블은 1.5GHz에서 2dB/m 미만의 감쇠를 보여야 합니다. 10m 케이블을 사용하는 외부 6Gb/s SAS의 경우, 3GHz에서 13dB의 감쇠만 보이는 평균 전선 굵기의 24AWG 케이블을 사용하는 것이 좋습니다. 더 높은 데이터 전송 속도에서 신호 마진을 확보하려면, SFF-8482 POWER 케이블이나 SlimSAS SFF-8654 8i와 같이 고주파수에서 감쇠가 낮은 케이블을 더 긴 케이블에 사용하는 것이 좋습니다.

크로스토크
누화(Crosstalk)는 한 신호 또는 차동 쌍에서 다른 신호 또는 차동 쌍으로 전달되는 에너지의 양을 나타냅니다. SAS 케이블의 경우, 근거리 누화(NEXT)가 충분히 작지 않으면 대부분의 링크 문제가 발생합니다. NEXT 측정은 케이블의 한쪽 끝에서만 수행되며, 출력 송신 신호 쌍에서 입력 수신 신호 쌍으로 전달되는 에너지의 크기를 나타냅니다. 원거리 누화(FEXT) 측정은 케이블 한쪽 끝의 송신 쌍에 신호를 주입하고 케이블 반대쪽 끝에서 송신 신호에 남아 있는 에너지의 양을 관찰하여 수행합니다. 케이블 구성 요소 및 커넥터의 NEXT는 일반적으로 신호 차동 쌍의 절연 불량으로 인해 발생하며, 이는 소켓 및 플러그, 불완전한 접지 또는 케이블 종단 영역의 부적절한 처리 때문일 수 있습니다. 시스템 설계자는 MINI SAS HD SFF-8644 또는 OCuLink SFF-8611 4i와 같은 구성 요소에서 케이블 조립업체가 이러한 세 가지 문제를 해결했는지 확인해야 합니다.

24, 26, 28은 일반적인 100Ω 케이블 손실 곡선입니다.

고품질 케이블 어셈블리의 경우, "SFF-8410 - 고속도 구리 케이블 시험 및 성능 요구사항 사양"에 따라 측정된 NEXT 값은 3% 미만이어야 합니다. S-파라미터의 경우, NEXT 값은 28dB 이상이어야 합니다.
수익 손실
반사 손실은 신호가 입력될 때 시스템 또는 케이블에서 반사되는 에너지의 크기를 측정합니다. 이 반사 에너지는 케이블 수신단에서 신호 진폭을 감소시키고 송신단에서 신호 무결성 문제를 야기할 수 있으며, 결과적으로 시스템 및 시스템 설계자에게 전자기 간섭 문제를 초래할 수 있습니다.
이러한 반사 손실은 케이블 구성 요소의 임피던스 불일치로 인해 발생합니다. 신호가 소켓, 플러그 및 케이블 단자를 통과할 때 임피던스 변화를 최소화하려면 이 문제를 매우 신중하게 처리해야 합니다. 현재 SAS-4 표준은 SAS-2의 ±10Ω 임피던스 값을 ±3Ω으로 업데이트했습니다. 고품질 케이블은 SATA 15P 또는 MCIO 74핀 케이블이 포함된 SFF-8639와 같이 공칭 85Ω 또는 100Ω ±3Ω의 허용 오차 범위 내에서 요구 사항을 충족해야 합니다.

왜곡
SAS 케이블에는 차동 쌍 사이의 스큐 왜곡과 차동 쌍 내부의 스큐 왜곡(신호 무결성 이론 - 차동 신호) 두 가지 유형의 스큐 왜곡이 있습니다. 이론적으로 케이블 한쪽 끝에 여러 신호가 동시에 입력되면 다른 쪽 끝에도 동시에 도달해야 합니다. 이러한 신호들이 동시에 도달하지 못하는 현상을 케이블 스큐 왜곡 또는 지연 스큐 왜곡이라고 합니다. 차동 쌍의 경우, 차동 쌍 내부의 스큐 왜곡은 차동 쌍을 구성하는 두 도체 사이의 지연을 의미하며, 차동 쌍 사이의 스큐 왜곡은 두 차동 쌍 세트 사이의 지연을 의미합니다. 차동 쌍 내부의 스큐 왜곡이 커지면 전송 신호의 차동 밸런스가 저하되고, 신호 진폭이 감소하며, 시간 지터가 증가하고, 전자기 간섭 문제가 발생할 수 있습니다. 고품질 케이블의 경우, 차동 쌍 내부의 스큐 왜곡은 10ps 미만이어야 합니다. 예를 들어 SFF-8654 8i ~ SFF-8643 케이블이나 정렬 불량 방지 삽입 케이블 등이 있습니다.
전자기 간섭
케이블에서 전자기 간섭 문제가 발생하는 원인은 다양합니다. 차폐 불량 또는 차폐 부재, 잘못된 접지 방식, 불균형한 차동 신호, 그리고 임피던스 불일치 등이 그 예입니다. 외부 케이블의 경우, 차폐와 접지는 가장 중요한 두 가지 요소이며, SFF-8087 레드 메쉬 또는 쿠퍼 메쉬 접지 케이블과 같은 제품을 사용하는 것이 좋습니다.
일반적으로 외부 또는 전자기 간섭 차폐는 금속 호일과 편조층의 이중 차폐로 이루어져야 하며, 전체적으로 최소 85%의 차폐율을 확보해야 합니다. 동시에 이 차폐는 커넥터의 외피에 360° 완전 연결되어야 합니다. 개별 차동 쌍의 차폐는 외부 차폐와 절연되어야 하며, 필터링 라인은 시스템 신호 또는 DC 접지에 연결하여 커넥터 및 케이블 구성 요소(예: SFF-8654 8i 풀 랩 절단 방지 또는 스쿱 방지 커넥터 케이블)의 임피던스 제어를 균일하게 유지해야 합니다.