2019年5月，由PCI-SIG官方釋出了PCIe 5.0規(guī)范，傳輸速度為32.0GT/s，是PCIe 4.0的兩倍，其Throughput同樣分為 x1, x2, x4, x8, x16 Lanes，因此最高可以到達(dá)63GByte/s的傳輸能力，隨著它的傳輸效能提高，PCIe在消費(fèi)性產(chǎn)品、Server或是工業(yè)領(lǐng)域等應(yīng)用上，扮演著更重要的角色。毫無疑問，傳輸速度的提高也成為Connector的技術(shù)門坎，除了提高傳輸帶寬之外，Connector也不斷地縮小外型、提高密度以及致力于各方需求的整合。

Server是高頻應(yīng)用中重要領(lǐng)域之一，因應(yīng)PCIe 5.0的時(shí)代來臨，Gen-Z、MCIO與SAS等Connector就顯得更為重要，此篇將先介紹Gen-Z和MCIO相關(guān)信息，SAS Connector的細(xì)節(jié)則留在下一篇說明。

【Connector 介紹：Gen-Z】

機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參考SFF-TA-1002的規(guī)范，分成1C、2C、4C、4C+四種Connector如下圖，PCIe Pinout則參考SFF-TA-1009，而Gen Z的傳輸帶寬范圍則從2.5GT/s NRZ~112GT/s PAM-4，這樣的規(guī)格未來還可應(yīng)用在PCIe 6.0。

插槽方向如下圖分成四種：直立(straight)、直角(right angle)、正交(orthogonal)、板邊(straddle)，但須注意的是，正交方向插槽的傳輸帶寬最高為16GT/s NRZ。

Gen Z用于Server的Form Factor

1. DESFF E1.S：可以替代2，并且改善了過去M.2的一些缺點(diǎn)，例如：無法熱插入、高溫與過溫。另外，PCIe在SSD的應(yīng)用上預(yù)期最多使用4 Lanes(Gen Z, 1C) ，但以E1.S的Form Factor的設(shè)計(jì)條件，若有其他應(yīng)用需求的話，Power可以提供到20W、8 Lanes(Gen Z, 2C)。
2. DESFF E3：用來取代2，PCIe的通道范圍從4 ~16 Lanes(Gen Z, 4C)，Power最高可以到70W。

【Connector 介紹：MCIO】

MCIO是Mini Cool Edge IO的縮寫，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參考SFF-TA-1016規(guī)范，插槽如下圖分成直立(vertical)以及直角(right angle)兩種，F(xiàn)orm Factor分成38pin、74pin、124pin以及 148pin，傳輸帶寬范圍則從25GT/s NRZ ~ 112GT/s PAM4，同樣未來也可被PCIe 6.0所擴(kuò)充使用。

MCIO用pin數(shù)量來分類Form Factor而不用Lane的原因，是因?yàn)閜inout定義中的sideband可以彈性作為高頻信號(hào)使用，以38pin的form factor來說明，原先定義的高頻pin只有x4 Lanes，但是將sideband作為高頻信號(hào)pin使用后，就可以擴(kuò)充到x6 Lanes，如下圖。因此PCIe的 x1, x2, x4, x8, x16 Lanes皆能符合其需求。

【高速連接器的挑戰(zhàn)】

如前面所言，傳輸速度提高的同時(shí)，Connector的pin size縮小、傳輸通道(Lane)的數(shù)量也隨之提高，比起過去低速的Connector來說是相對(duì)高的技術(shù)門坎。

首先將面臨的是帶寬問題，是否能達(dá)到傳輸期待的速度？帶寬的好壞由Insertion Loss (IL)和 Return Loss (RL)決定，與金屬的材質(zhì)、厚度、寬度、都有直接與間接的關(guān)系。

理想上都是 IL與RL都是越小越好(損失小)，也代表傳輸數(shù)據(jù)帶寬能夠上升。

第二個(gè)挑戰(zhàn)是Plug與Receptacle接觸時(shí)的接觸阻抗(并非接觸電阻)。接觸阻抗太差，當(dāng)遇到較高頻的信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生極大的return Loss，導(dǎo)致帶寬下降。

第三個(gè)挑戰(zhàn)則是串音(Crosstalk)，剛剛提到pin size縮小、Lane數(shù)量提高，導(dǎo)致高速pin之間靠得更近，這些條件都會(huì)提高crosstalk影響。另外，信號(hào)的radiation太強(qiáng)(例如return loss太大所造成)也會(huì)提高crosstalk。

最后的挑戰(zhàn)則是Skew，指的是兩個(gè)相同信號(hào)同時(shí)進(jìn)入connector，量測(cè)輸出信號(hào)之間的時(shí)間差，低頻的時(shí)候兩者信號(hào)差個(gè)數(shù)十ps或許不會(huì)有錯(cuò)誤發(fā)生；但是當(dāng)在高頻的時(shí)候，5~10ps的時(shí)間差就極有可能發(fā)生錯(cuò)誤。高頻pin與pin之間的skew稱為intra skew，而高頻對(duì)線之間(pair與pair之間)，稱之為inter skew，因此，要能讓每pin的信號(hào)誤差都在規(guī)范內(nèi)，也成為一大挑戰(zhàn)。

以上介紹了Gen Z與MCIO connector以及面臨高速信號(hào)的挑戰(zhàn)。百佳泰為各標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ex. USB, HDMI, DisplayPort…)所認(rèn)證的Cable & Connector ATC (Authorized Test Center)，對(duì)于高頻信號(hào)的線材及連接器有豐富的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)。

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