對高速應(yīng)用而言，銅纜組件的最新技術(shù)進展已使其成為一種更可行的選擇。正如Bishop & Associates所言，設(shè)計人員偏愛使用熟悉的銅纜互連技術(shù)，并正開發(fā)通道設(shè)計、模擬和線路板布局的專業(yè)技術(shù)，以繼續(xù)擴大頻寬;而少數(shù)工程師則樂于預(yù)測銅纜連接器產(chǎn)品的最終性能極限。

現(xiàn)今由企業(yè)服務(wù)器和儲存應(yīng)用構(gòu)成的資料中心，電纜集成、功率和熱管理是固有的挑戰(zhàn)。資料中心不斷增加的頻寬需求促使銅纜傳輸速率也須持續(xù)增加，而25Gbit/s通道的推出改變游戲規(guī)則。相較于傳統(tǒng)的銅纜，在原型構(gòu)建階段實現(xiàn)的高速25Gbit/s銅纜產(chǎn)品，現(xiàn)能提供更高的頻寬選擇，就成本而言，其比光纖連接更低。

銅纜固守中短距有線網(wǎng)路應(yīng)用

雖然光纖已成為長距離網(wǎng)路通訊中較普及的媒介，但對于短距離與中等距離的應(yīng)用而言，銅纜連接仍是一種較具成本效益的解決方案。從設(shè)計的觀點來看，光學(xué)媒介也會帶來挑戰(zhàn)，包括熱管理和功率管理。被動式銅纜可滿足低成本、小功率、短距離(1～7米)的應(yīng)用需求，并且對于獨立系統(tǒng)或在光纖和結(jié)構(gòu)化銅纜布線之間，被動式銅纜通常也是最好的解決方案。目前有線通訊大約90%的應(yīng)用距離小于等于3米，包括高效能計算系統(tǒng)中大部分的數(shù)據(jù)連接。

網(wǎng)路系統(tǒng)資料中心經(jīng)常會混合使用光纖模組和銅纜元件。專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計人員可輕易對一套系統(tǒng)進行整合并優(yōu)化，以便利用光纖與銅纜模組各自的優(yōu)勢。對于資料中心布線，高速被動式25Gbit/s銅纜帶來成本和效能上皆具競爭力的解決方案，其中包括機柜頂端(Top-of-rack)、機柜中部(Middle-of-rack)和用于連接至資料儲存服務(wù)器。

從存儲器檢索和傳輸資料時，高密度電纜的速度須夠快，以便滿足變化的峰值需求。而增加前面板輸入輸出(I/O)頻寬的密度，可以讓資料中心能增加容量而不需額外的地面和機架空間，工程師并可通過在面板上增加端口密度實現(xiàn)更高的速度。對于單一高速連結(jié)，目前被動式銅纜的傳輸速率為10Gbit/s，需要十條線路才能達到100Gbit/s的速率，若將每條線路提升至25Gbit/s，可將所需線路從十條減少至四條，進而節(jié)省寶貴的空間并開發(fā)出更高密度的前面板I/O。

100Gbit/s標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范誕生

網(wǎng)通系統(tǒng)的每項因素都將為影響高速銅纜傳輸速率的關(guān)鍵。通道須依據(jù)時間、過程和溫度的變化進行評估。對于互通性高速電氣性能的挑戰(zhàn)，將隨著速度的增加而呈現(xiàn)以指數(shù)的級距增加。雖然在規(guī)范中，10Gbit/s具有誤差余量，但在25Gbit/s通道中，互通性無法負(fù)擔(dān)相同的緩沖。

在2008年7月，業(yè)者推出的iPass+ HSC CXP雙切換卡(Paddle-card)、支援插接式銅或光纖的系統(tǒng)，獲選為InfiniBand CXP 12x QDR標(biāo)準(zhǔn)，該系統(tǒng)也獲IEEE 802.3ba標(biāo)準(zhǔn)采用，作為100Gbit/s以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，提供十條資料速率為10Gbit/s的線路。

此一用于高速銅纜的最終標(biāo)準(zhǔn)，與其他IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)有很大的不同。雖然802.3ba包含100Gbit/s規(guī)范，但到目前為止，在100Gbit/s運行速率下，仍然沒有支援背板媒介上以太網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。不過，產(chǎn)業(yè)團體已認(rèn)識到，100Gbit/s背板和雙軸銅纜連接在為電腦網(wǎng)路系統(tǒng)和設(shè)備實現(xiàn)所期望的密度、功率和成本目標(biāo)的能力。

自從有了IEEE 802.3ba標(biāo)準(zhǔn)，市場已對連接器、切換卡設(shè)計、連接器裝接(Connector Launch)、電纜終端接頭(Conductor Termination)和高頻通訊電纜(Raw Cable)的顯著改進，且25Gbit/s銅纜元件將這些設(shè)計上的改進都已整合到這些關(guān)鍵區(qū)域。業(yè)者已在DesignCon 2011展示下一代100Gbit/s速率銅纜如何支援資料網(wǎng)路和電信中的主要應(yīng)用中。采用小尺寸、插接式I/O的系統(tǒng)提供八條25Gbit/s資料速率線路(每一方向四條)，并使用收發(fā)器和示波器，通過眼圖(Eye Pattern)展現(xiàn)一條3米被動式電纜的傳輸性能。

在高頻條件下，下一代5米25Gbit/s銅纜組件的差分插入損耗比當(dāng)前的3米10Gbit/s銅纜組件更好(圖1)。綜合串音噪聲(Integrated Crosstalk Noise， ICN)方面，根據(jù)802.3ba標(biāo)準(zhǔn)計算所獲得的結(jié)果顯示，與3米產(chǎn)品相比，高速5米電纜的噪聲降低大約50%(圖2)，而改善后的ICN也讓5米25Gbit/s銅纜具備較佳的信噪比(Signal-to-noise Ratio， SNR)。隨著SNR的提高，進而提升互連訊號完整性。

圖1　在高頻條件下，下一代5米電纜元件的差分插入損耗性能優(yōu)于目前的3米電纜元件

圖2　下一代電纜元件提供了串音改善，并且與當(dāng)前的3米電纜組件相比，噪聲降低一半以上

被動式銅纜具低功耗特性

與光纖連接器產(chǎn)品相比，被動式銅纜元件使用極低的功率。在3.3伏特(V)、小于30毫安培(mA)峰值下(典型值3mA)，可節(jié)省較多的電力，且低功耗相當(dāng)于發(fā)熱較少，從而減少與熱有關(guān)的效能問題。在1～5米短距離應(yīng)用中，被動式25Gbit/s銅纜由于功耗較低，可為企業(yè)解決能耗與散熱的問題，進一步降低運營費用，因此在區(qū)域網(wǎng)路(LAN)、資料中心和儲存應(yīng)用中具較大的市場優(yōu)勢。

一項很有價值的建議是，與小于等于7米長度內(nèi)的光學(xué)模組和光纜相比，每個被動式銅纜價格可能以小于3的系數(shù)降低。在設(shè)計靈活性方面，被動式銅纜元件僅包含一個電子式可清除可編程唯讀存儲器(EEPROM)電子元件，因此其可提供的平均故障間隔時間(MTBF)可能比光纜元件長十至五十倍。

元件級模型解決噪聲問題　25Gbit/s銅纜性價比再提升

無論是光纖或銅纜傳輸，在連線性選擇和設(shè)計中，折衷權(quán)衡是與生俱來的。雖然光纖對于長距離運行是有利的，但對于較短電纜長度的應(yīng)用，銅纜還是首選的解決方案，尤其未來高速25Gbit/s的銅纜成為更具吸引力的選擇。

然而，在25Gbit/s銅纜連線性的可行性和商業(yè)生存能力之間，仍然有著未滿足的挑戰(zhàn)。對著眼于25Gbit/s銅纜的設(shè)計人員來說，主要的考慮因素就是高頻差入損耗和噪聲，且主要的考慮項目即為SNR余量。

元件供應(yīng)商正攜手合作為設(shè)計人員提供精確且可預(yù)測的元件級模型和端對端(End-to-end)通道模型，以便在新的25Gbit/s系統(tǒng)中實現(xiàn)適當(dāng)?shù)男詢r比。

忙于開發(fā)高速銅纜的制造商與產(chǎn)業(yè)分析人士，已認(rèn)識到銅纜的重要作用，以及先進的訊號調(diào)節(jié)技術(shù)如何延長現(xiàn)有元件的使用壽命，同時激勵可大量生產(chǎn)的下一代銅纜介面產(chǎn)品的開發(fā)。

高頻寬應(yīng)用如火如荼　25Gbit/s銅纜市場加速起飛

云端運算(Cloud Computing)、物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)、高性能運算應(yīng)用、服務(wù)器虛擬化和融合網(wǎng)路的蓬勃發(fā)展將會繼續(xù)推動對于更高頻寬的刀鋒式和機架式服務(wù)器連接產(chǎn)品的需求，而這些均利于具成本效益、高效能25Gbit/s銅纜連接市場的發(fā)展。

目前25Gbit/s銅纜原型產(chǎn)品正在審查和測試中，預(yù)計在未來3～5年進行批量生產(chǎn)。此外，25Gbit/s銅纜完整互通性將需要適當(dāng)?shù)脑?guī)范、清晰的定義和公認(rèn)的合規(guī)方法，以及各方持續(xù)的合作。