產業技術
DAC 直連電纜結構初探
DAC 直連電纜結構
資料中心裡的互聯數量大, 多數為 Intra-Rack 機櫃內以及 Inter-Rack 機櫃間短距互連. DAC 直連電纜基於短距離低價的優勢, 在資料中心領域獲得大量的應用. 毋須經歷光電信號轉換, 不需驅動 IC 及前後級放大器電路, 不耗費電能. 同時, 由於不耗費電能, 自然也就不產生廢熱, 對於機房的空調要求低, 進一步節省空調的耗電, 使其成為最綠能的互連產品.
SFP+ DAC 直連電纜的拆解
以 SFP+ DAC 直連電纜例, 依序拆解
移除金屬外蓋, 可以看到內部的 PCB 與接線
取出電路板組件. 很單純的結構, 高速纜線包含兩路 Twin-ax Cable, 一收一發. 焊接在 PCB 電路板上, 電路板上所含的被動零組件數量也很精簡.
SFP+ DAC 直連電纜結構的組成
外殼組件 Housing
市場上以鋅合金外殼為主流, 部分搭配不銹鋼沖壓件. 主要保護內部電路板組件, 信號線焊接點. 通常也需要有一應力舒緩結構, 以防止線纜過度彎曲, 傷害高頻線材.
雙同軸纜線 Twin-ax Cable
Twin-ax Cable 雙同軸線纜, 是 DAC 直連電纜的主要組成. 由外而內分別是外披覆保護, 不鏽鋼編織網, 錫箔層, 束帶以及核心的一對 Twin-ax 結構線.
電路板組件 PCB
PCB 電路板, 用以銜接系統端的電子信號, 饋入 Twin-ax Cable. 通常焊接點較為脆弱, 多數會以塑膠射出包覆, 強化整個結構, 用以與外殼組裝.
信號導入導出過程
如上圖, 相形之下, 結構一目了然. 差動電子信號自金手指進入 DAC 的電路板. 來自系統設備內 PHY IC 的 TD+ 以及 TD- 的差動訊號經由電路板上的差動阻抗設計 100 ohm 訊號線連結至焊接 Pad. 單向一路有兩個 Pad 對應到 Twin-ax Cable 的 +/- 兩信號腳位, 同時也需要將接地跨接 PCB 以及 線纜.
進入線纜後, 基本特性就由線纜的物理參數所決定了. 主要就是衰減. 理想的選料與幾何設計, 可以讓衰減斜率較緩, 並且不會在信號頻寬內出現共振的額外衰減. 另一端, 同樣經由 Pad 跨回電路板, 經過阻抗控制路徑進入金手指達到系統端 PHY IC 的 RD+, RD- 腳位, 完成系統到系統的直接互連.
整個信號往返過程, 純粹由 PHY 發出信號, DAC 傳遞信號, 最後由另一段的 PHY IC 解讀已經失真的信號, 不做任何信號復原整理. 這也是為什麼 DAC 的傳遞長度, 兩端的系統設備也要負責相當的責任. 如果發射 PHY 的信號不夠強, 或是接收 PHY 解讀失真信號的能力不夠好, 代價都是只能使用更短的 DAC. 絕大多數的交換機可以互傳 3M 遠, 大多數網卡也能傳 2M.
也的確有交換機 1M 都不能達到. 此時只能改用主動式光纜 AOC 以光纖傳輸技術或是主動式直連銅纜 ACC 經由 Signal Conditioning 信號調節 IC 重整復歸信號品質, 以增長傳輸距離, 對應的代價就是耗能及發熱.