Server Hardware Validation Series: SAS4 Connector一文中,介紹了SAS4.0相關的Connector的規格、機構規範、高頻特性等,也提到SAS4 Connector Form Factor種類繁多。本篇將介紹SAS 4.0 Cable Assembly,其種類型式複雜程度也不遑多讓。

SAS Cable種類

SAS Cable Assembly可以分成三大類: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與Plug之間差動高頻線互接時,應特別注意Plug TX+須接到另一端Plug的RX+。另外,針對對稱型內部線(Internal Symmetric),在Cable的外部須貼上標籤,以告示此Cable Assembly具有多少Links (4i / 8i)。

SAS-4 Cable Assembly高頻特性需求

接下來討論SAS-4 Cable Assembly高頻特性的需求,包含Passive Cable Assembly及其中的Insertion Loss。

規範INCITS 534的SAS-4內容中,並未單獨提到Cable Assembly規範,且在Connection的定義上與其他速度SAS不一樣。SAS-4的TxRx connection是指PT點到PR點,損失不超過30dB,如上圖。並且定義了一系列的S-Parameter,如下表:

此處以Insertion Loss為例,其餘的部分,再請各位參考INCITS 534章節5.5.7。

Insertion Loss Limited Line公式解說

SAS-4 的速度為22.5Gbps,所以它的基本頻率會落在22.5G/2 = 11.25GHz,所以Insertion Loss的第一組Limited Line公式(1-1)在11.25GHz則是落在最大衰減-30dB的位置。而SAS-4的要驗證的最高頻率則是在(3/4)的data rate,也就是16.875GHz。所以在11.25GHz之後還會有第二組Insertion Loss Limited Line公式(1-2),如下所示:

兩個Limited Line出的Insertion Loss圖形如下:

紅色線交叉處即為-30dB @11.25GHz處。須注意的是,Insertion Loss包含Passive Cable Assembly的高頻特性在其中,當然也包含著Cable兩端的Mated Connectors以及PCB的高頻特性(也就是先前提到的PT到PR段)。這也是為什麼一開始會提及INCITS 534並沒有只針對Passive Cable Assembly做出規範。

在INCITS 534規範中Annex K還提到兩個部分:Mated Connector Pairs 以及Test Fixture的S-Parameter的規範限制。

同樣的,只看Insertion Loss的部分。Mated Connector Pairs指的是Plug與Receptacle相互對插且各自都帶有PCB板。其規範的Minimum 與 Maximum之Insertion Loss Limited Line上下限,分別為:

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

PCB治具有三個Insertion Loss公式,分別是Target、Minimum以及Maximum。差異性在於Target延伸到16.875GHz的Insertion Loss Limited Line,其他的則固定在基本頻率11.25GHz的Point,如下:

注意,這邊的Insertion Loss是不包含任何SAS-4 Connector,也就是純PCB的Insertion Loss。

到目前為止,我們都沒談到Passive Cable Assembly要怎麼量測,有了以上的說明才能開始。

Passive Cable Assembly量測作法

首先,我們必須先製作出符合規範的PCB。準備符合公式(3-1)~(3-3)PCB 3pcs。

分別焊接上SAS-4的Plug x 1 與Receptacle x 2。先將其中一組Plug與Receptacle治具對接,並且符合Mated Connector Pairs的規範(參考公式[2-1]~[2-2])。相同的方式Plug再對接到另一個Receptacle治具,一樣要符合規範,如此就可以獲得兩個Receptacle治具:NO.2與NO.3。

最後,就可以開始量測Passive Cable Assembly。將Cable插入這兩個Receptacle治具,直接量測,不須再校正Receptacle治具板,結果只要符合Insertion Loss Limited Line公式(1-1)與(1-2)標準線內即可。

SAS-4的量測結果

測試條件

VNA: E5071C, Max Freq. 20GHz

Sample: SAS-4, Length 2m

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