Server Hardware Validation Series: SAS4 Connector一文中,介绍了SAS4.0相关的Connector的规格、机构规范、高频特性等,也提到SAS4 Connector Form Factor种类繁多。本篇将介绍SAS 4.0 Cable Assembly,其种类型式复杂程度也不遑多让。

SAS Cable种类

SAS Cable Assembly可以分成三大类:SAS Drive Cable Assembly、SAS Internal Cable Assembly以及SAS External Cable Assembly。

注意:Mini SAS 4x Cable Plug Connector只使用在6Gbit/s以下,所以在此不列出。

Cable Assembly在Plug与Plug之间差动高频线互接时,应特别注意Plug TX+须接到另一端Plug的RX+。另外,针对对称型内部线(Internal Symmetric),在Cable的外部须贴上标签,以告示此Cable Assembly具有多少Links (4i / 8i)。

SAS-4 Cable Assembly高频特性需求

接下来讨论SAS-4 Cable Assembly高频特性的需求,包含Passive Cable Assembly及其中的Insertion Loss。

规范INCITS 534的SAS-4内容中,并未单独提到Cable Assembly规范,且在Connection的定义上与其他速度SAS不一样。SAS-4的TxRx connection是指PT点到PR点,损失不超过30dB,如上图。并且定义了一系列的S-Parameter,如下表:

此处以Insertion Loss为例,其余的部分,再请各位参考INCITS 534章节5.5.7。

Insertion Loss Limited Line公式解说

SAS-4 的速度为22.5Gbps,所以它的基本频率会落在22.5G/2 = 11.25GHz,所以Insertion Loss的第一组Limited Line公式(1-1)在11.25GHz则是落在最大衰减-30dB的位置。而SAS-4的要验证的最高频率则是在(3/4)的data rate,也就是16.875GHz。所以在11.25GHz之后还会有第二组Insertion Loss Limited Line公式(1-2),如下所示:

两个Limited Line出的Insertion Loss图形如下:

红色线交叉处即为-30dB @11.25GHz处。须注意的是,Insertion Loss包含Passive Cable Assembly的高频特性在其中,当然也包含着Cable两端的Mated Connectors以及PCB的高频特性(也就是先前提到的PT到PR段)。这也是为什么一开始会提及INCITS 534并没有只针对Passive Cable Assembly做出规范。

在INCITS 534规范中Annex K还提到两个部分:Mated Connector Pairs 以及Test Fixture的S-Parameter的规范限制。

同样的,只看Insertion Loss的部分。Mated Connector Pairs指的是Plug与Receptacle相互对插且各自都带有PCB板。其规范的Minimum 与 Maximum之Insertion Loss Limited Line上下限,分别为:

上述的Insertion Loss Limited Line也包含着PCB治具的Insertion Loss。而PCB治具的Insertion Loss又有另外定义。

PCB治具有三个Insertion Loss公式,分别是Target、Minimum以及Maximum。差异性在于Target延伸到16.875GHz的Insertion Loss Limited Line,其他的则固定在基本频率11.25GHz的Point,如下:

注意,这边的Insertion Loss是不包含任何SAS-4 Connector,也就是纯PCB的Insertion Loss。

到目前为止,我们都没谈到Passive Cable Assembly要怎么量测,有了以上的说明才能开始。

Passive Cable Assembly量测作法

首先,我们必须先制作出符合规范的PCB。准备符合公式(3-1)~(3-3)PCB 3pcs。

分别焊接上SAS-4的Plug x 1 与Receptacle x 2。先将其中一组Plug与Receptacle治具对接,并且符合Mated Connector Pairs的规范(参考公式[2-1]~[2-2])。相同的方式Plug再对接到另一个Receptacle治具,一样要符合规范,如此就可以获得两个Receptacle治具:NO.2与NO.3。

最后,就可以开始量测Passive Cable Assembly。将Cable插入这两个Receptacle治具,直接量测,不须再校正Receptacle治具板,结果只要符合Insertion Loss Limited Line公式(1-1)与(1-2)标准线内即可。

SAS-4的量测结果

测试条件

VNA: E5071C, Max Freq. 20GHz

Sample: SAS-4, Length 2m

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