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Lösung kniffliger Konstruktionsprobleme mit Mezzanine-Steckverbindern

Die modernsten Technologien und die starke Nachfrage nach skalierbarer Rechenleistung erfordern den verstärkten Einsatz von Mezzanine-Steckverbindern, die sich unter anderem durch hohe Datenraten und hohe Packungsdichten, flache Bauweise und geringen Wärmewiderstand auszeichnen.

Nachfolgend sind fünf Designherausforderungen aufgelistet, mit denen Ingenieure täglich konfrontiert werden.

Herausforderung Nr. 1

Mit den im Laufe der Jahre gewachsenen Anforderungen an Rechenleistung und Datenübertragungsraten sind die von großen Rechenzentren abhängigen Unternehmen aus ihrer Infrastruktur herausgewachsen und wurden von der Aussicht abgeschreckt, die Infrastruktur durch eigene proprietäre Designs ersetzen zu müssen.

Abbildung 1: OCP-Beschleunigerkarte, Seitenansicht (Bildquelle: Molex)

Die Lösung: Das Open Compute Project (OCP) wurde gegründet, um Hardware-Lösungen zu entwickeln, die Unternehmen bei der Umstellung ihrer Infrastruktur auf die heutigen Anforderungen in Sachen Konnektivität unterstützen. Aufgrund seines hochkompakten und innovativen hermaphroditischen Designs hat sich OCP für den Mirror-Mezz-Steckverbinder von Molex als Board-zu-Board-Verbindungslösung für seine Beschleunigerkarten entschieden.

Herausforderung Nr. 2:

Der Bedarf für höhere Datenraten durch Künstliche Intelligenz (KI), das Internet der Dinge (IoT) und andere technologische Entwicklungen führt bei Entwicklern zu einer stärken Nachfrage nach hochkompakten Highspeed-Mezzanine-Steckverbindern.

Die Lösung: Mirror-Mezz-Steckverbinder übertragen bis zu 112 Gbit/s PAM-4 und bieten einen kompakten Footprint (107 differenzielle Paare pro Quadratzoll). Aufgrund seiner überragenden Leistung bietet das Mirror-Mezz-System eine effektive Lösung für zukunftsweisende Produkte. Beispielsweise hat ein Hightech-Unternehmen, das Grafikprozessoren (GPUs) produziert, diese schnellen und kompakten Mezzanine-Steckverbinder in die Module seiner autonomen Machine Developer Kits integriert. Daher wollen OEMs, die diese Module mit ihren KI-Systemen verbinden wollen, oder alle, die Board-zu-Board-Konnektivität in einem Design für die Übertragung großer Datenmengen brauchen, das Mirror-Mezz-Produkt in ihr Design integrieren.

Herausforderung Nr. 3:

Die Endverbraucher erwarten immer mehr Fähigkeiten von ihren Endgeräten. Daher suchen Entwickler nach jedem Quadratmillimeter, um dort die erforderlichen Komponenten einzusetzen.

Abbildung 2: Stapelhöhen (Bildquelle: Molex)

Die Lösung: Mit den beiden verschiedenen von Molex angebotenen Höhen von 5,50 und 2,50 mm können Entwickler die Mirror-Mezz-Steckverbinder untereinander tauschen und aufeinander abstimmen, um nach dem Zusammenstecken drei Stapelhöhen zu erzielen. Diese variable Stapelhöhen (11,00, 8,00 und 5,00 mm) sorgen für bessere Platznutzung und verschaffen den Entwicklern mehr Flexibilität beim Umgang mit der Wärmeableitung in ihren Designs.

Herausforderung Nr. 4:

Die Funktionen der Endprodukte werden immer komplexer, die Anzahl der notwendigen Komponenten steigt, was wiederum die Qualifizierung von Bauteilen erschwert und die Kosten für die Bestandsverwaltung in die Höhe treibt.

Abbildung 3: Mirror-Mezz-Mischpolsteckverbinder (Bildquelle: Molex)

Lösung: Die Mirror-Mezz-Steckverbinder sind hermaphroditisch und lassen sich deshalb miteinander Verbinden. Dies vereinfacht die Lagerhaltung, weil so nur noch eine Bestandseinheit eingekauft werden muss. Kurz gesagt: Die Mirror-Mezz-Steckverbinder halbieren die Werkzeug-, Bestands- und Betriebskosten bei gleichzeitiger Steigerung der Effizienz und Kosteneinsparung für die Kunden.

Herausforderung Nr. 5:

Hochkompakte Steckverbinder, mit Hunderten von Pins in Miniaturbauweise, sind häufig der Gefahr ausgesetzt, dass angrenzende Pins versehentlich durch Lot überbrückt werden. Außerdem kann ihre hohe Packungsdichte die Wärmeableitung erschweren.

Abbildung 4: Ball-Grid-Array beim Mirror-Mezz-Steckverbinder (Bildquelle: Molex)

Die Lösung: Die Mirror-Mezz-Steckverbinder weisen BGA-Kontakte (Ball-Grid-Array) auf. Mit ihren kurzen Kontakten eignen sie sich ideal für Highspeed-Anwendungen mit hoher Pin-Anzahl. Ihr einheitliches Lötperlen-Profil sorgt für hervorragende Signalintegrität. Die BGA-Steckverbinder weisen auch einen geringeren Wärmewiderstand auf, was für eine bessere Wärmeableitung als bei anderen Kontaktverfahren sorgt.

Wenn Sie vor mehreren dieser konstruktiven Herausforderungen stehen, weil verschiedene Ansprüche bei der Board-zu-Board-Konnektivität miteinander konkurrieren, sind die Mirror-Mezz-Steckverbinder von Molex möglicherweise die passende Antwort. Dieses leistungsstarke Mezzanine-Produkt, das über Digi-Key bezogen werden kann, bietet eine Reihe von Eigenschaften, mit denen sich selbst die kniffligsten Konstruktionsprobleme lösen lassen.

Über den Autor

Image of Tim Wood

Tim Wood begann seine Karriere bei Molex 1998 als Vertriebsingenieur für ROW-Konten in Houston, TX. Im Jahr 2000 wurde er zum Account Manager für Hewlett Packard befördert. 2003 wurde Tim zum District Sales Manager befördert und zog mit seiner Familie nach Austin, TX, um das Gebiet von Texas, Oklahoma, Arkansas und Louisiana zu verwalten. 2016 wechselte Tim als Director of Global Technical Marketing zur Unternehmenseinheit Copper Solutions. In dieser Funktion ist er verantwortlich für die Leitung eines globalen Front-End-Engineering-Teams, das für die kundenspezifischen Designs aller Highspeed-Kupferprodukte verantwortlich ist.

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