有哪些方法可以提高带宽

虽然每个人都同意技术领域最紧迫的需求之一是“我们如何实现下一代高速数据传输速率?”但对于如何实现这一目标存在不同意见。关于我们目前在这个过程中的位置，甚至有不同的意见。一些公司声称他们只是为了获得28 Gbps产品而苦苦挣扎，另一些公司表示他们对28 Gbps技术解决方案感到满意，还有一些公司声称他们已经放弃了28 Gbps，并且(数据)流式传输速率为56Gbps。尽管我们作为硬件行业相对于高速数据传输速率的地位可能并不完全一致，但仍有一些让步。

首先给出的是即使我们成功实现了28的信息传输率Gbps，作为一个行业我们必须接受，即使使用当今最好的材料，我们也只能勉强达到56 Gbps，这是数据传输速率阶梯的下一个级别。

对于我自己的启发，我使用各种材料(包括PTFE(Teflon®))为典型的长距离背板绘制了插入损耗图，这是我们希望用于PCB的最佳材料。 (图1)然而，PTFE成本过高，以至于对于未来几代商用硬件的近期或长期而言，它都不是可行的解决方案。现实情况是，我们已经从FR-4层压板到现在我们现在使用更复杂的材料，如Isola的Tachyon 100G层压板。像Tachyon 100G这样的材料使我们的速度达到了28 Gbps，并且可能使我们的短距离和中距离系统达到56 Gbps。但在那之后，我们将达到我们可以合理预期能够提供更高信息传输速率的产品的极限。

图1 - 典型背板走线的PCB材料损耗，单位为dB/英寸。

第二个问题是没有光学器件我们就无法增加带宽。光学系统具有几乎无限的带宽，但纯粹和简单的问题是，如果有时几乎不可能，将印刷电路板上所需的光学连接数量替换为铜迹线能够的总带宽是困难的。嵌入式硅光子学可能是未来的答案，但硅光子学的一切都很重要 - 材料，工程师设计电路板的方式以及制造这些电路板的方式。

在大约20年的时间里，我认为我们将批量生产硅光子印刷电路板，但可能不会早于此。而且，如上所述，转向硅光子学并不是一个简单的过程 - 一切都必须改变。我们现在所处的行业是一个印刷电路板基础设施，支付所有机器，所有设备，所有材料和所有可制造性。带铜的印刷电路板非常便宜。光学目前不是。

第三个问题是我们需要一种桥接技术，使我们能够从今天的PCB解决方案转向未来的硅光子产品。这座桥实际上非常简单，可以使用已有的技术 - 铜缆。在Samtec，我们拥有自己的内部电缆制造工厂，我们能够生产非常非常小的薄而柔韧的双轴电缆和微型同轴电缆。这些电缆可实现的带宽与当前PCB技术的差异是一个数量级。如果我们检查不同PCB材料中损耗的性能曲线(图2)，在顶部，几乎平坦的线描绘了硅光子学和光波导技术可以实现的效果。使用光学器件，没有曲线，损耗很小。电缆也位于顶部。即使是人们多年前忽视的最小的电缆，与目前使用的最好的层压材料相比，信息传输速率也提高了一个数量级。

图2 - 典型背板走线的PCB材料损耗(dB/英寸)。

虽然一个数量级可能有点模糊的技术描述符，它代表的是三代电信设备。企业级设备的标准设计要求，例如思科或瞻博网络提供的设备要求，需要持续升级10 - 15年，并经历三代带宽增长。我们可以利用我们现在拥有的PCB技术满足这一需求，甚至可以在此之后实现下一代产品。从长远来看，我们将会遇到困难，因此我们需要找到一个临时(桥接)解决方案。

当人们想到有线电视时，他们会设想在今天的背板上使用的大型连接器。在Samtec，我们已经证明，在未来5到10年内，我们可以转换到背板和印刷电路板上的铜电缆，这些电路板嵌入电路板本身。最终，我们要做的是用电缆替换PCB走线。特别值得注意的是，当我们在PCB上使用铜线代替走线时，设计规则很容易。我们需要考虑的是电缆的歪斜(与PCB中玻璃编织产生的歪斜相反)。然后，有从板到电缆的连接器。这一切都很容易理解。如果我们处于设计良好，材料有限或电缆受限的设计区域，解决方案只需要我们需要多少英寸的电缆以及所需的电线直径。使用这种技术，与PCB走线相比，与之相关的损耗非常小在制造问题方面，该过程实际上变得更容易。通过在电路板上使用铜电缆，我们不需要复杂，高价的材料。我们可以使用Isola的370HR甚至FR408等材料;这些材料比复合层压板如Tachyon或Megtron 6便宜。通过在铜线上使用价格较低的材料，我们能够证明我们可以以更低的成本更快地进行。在一些简单的情况下，我们可以以相同的成本构建电路板，同时保留未来的发电能力。

如果在PCB上使用铜电缆存在任何挑战，它们将在组装方面出现。通过从一开始就仔细管理装配过程，装配厂只需要很短的时间就可以上船。

底线：我们目前处于行业的十字路口。目前使用的PCB技术已有30年历史。在PCB之前，有线绕或多线技术。创造PCB的能力确实发生在大约40年前。我们花了20年的时间才真正能够充分利用PCB技术。然后，我们花了20年才达到PCB技术的极限。

使用硅光子学，10年前我们需要20年的时间才能获得PCB技术。转向全硅光子应用将需要全新的工艺 - 新材料，新方法和新的生产线。我的信念是，为了促进大批量生产，至少需要花费20年时间才能进行硅光子学研究。