Entwickelt für kleinere, leichtere und dünnere Datenverarbeitungsgeräte
Überall auf der Welt wollen Verbraucher und Unternehmen immer mehr Zugang zur verbundenen Welt. Diese Forderung ist unabhängig davon, wo sich die Menschen befinden oder was sie gerade tun. Es werden neuere und kleinere Geräte mit schnelleren Verbindungsgeschwindigkeiten benötigt, um den Menschen diesen Zugang ohne großen Aufwand zu ermöglichen. Die Konstruktion und Entwicklung von Geräten mit diesen Eigenschaften stellen OEMs und Hersteller vor einzigartige Herausforderungen.
TE Connectivity steht an vorderster Front dieser Entwicklung bei Zusammenschaltungslösungen, die dafür entwickelt werden, OEMs zu helfen, diese Herausforderungen zu meistern. Zu den Beispielen für solche Zusammenschaltungslösungen gehören die Modulkarte und die Erweiterungskarte. Diese bringen zusätzliche Fähigkeiten wie WLAN, WWAN, Bluetooth, GPS und Solid State-Speichergeräte (SSDs) in Geräte wie PCs, Laptops, Tablets und Spielkonsolen.
Innerhalb der Gruppe der PCI-SIG-Industrienormen gab es eine natürliche Weiterentwicklung der vorherigen Generation von PCI-Express-Minikarten-Steckverbindern mit dem (Next-Generation Form Factor, oder NGFF) M.2-Steckverbinder. Zur Unterstützung der Schlüsselattribute rund um die OEM-Geräteentwicklung wurde der M.2-Steckverbinder unter Berücksichtigung von Geschwindigkeit und Platzeinsparung entwickelt.
Zunehmende Geschwindigkeit
Der M.2-Steckverbinder wurde für hohe Geschwindigkeiten entwickelt, um die neuesten Industriespezifikationen wie PCI Express 3.0, USB 3.0 und SATA 3.0 zu erfüllen. Die Hochgeschwindigkeitsfähigkeit des M.2-Steckverbinders ergibt sich aus den optimierten Kontaktdesigns sowohl im oberen als auch im unteren Bereich des Steckverbinders. Das Signal wandert vom Anschlusspunkt der Leiterplatte (Punkt A in den Abbildungen 1, 2) zum Anschlusspunkt der Modulkarte (Punkt B in den Abbildungen 1, 2) und umgekehrt. Der PCIe-Minikartensteckverbinder verfügt über gestanzte Kontakte, die große Metallabschnitte (rotes Oval in Abbildung 1) aufweisen, die zur Befestigung der Kontakte im Gehäuse dienen. Da diese großen Abschnitte nicht auf dem direkten Weg von A nach B (oder von B nach A) liegen, können sie als Signalabschnitte bezeichnet werden. Dieser Signalabschnitt erhöht die Kapazität in diesem Bereich und erzeugt eine Rauschkopplung, wodurch die Kontaktleistung bei höheren Frequenzen verringert wird. Die M.2-Steckverbinderkontakte (in Abbildung 2) haben gestanzte und geformte Kontakte, die den großen Signalabzweig eliminieren. Dieser sehr direkte Signalweg ermöglicht eine wesentlich bessere Kapazität über die Signalspur und verbessert die Leistung.
Betrachtet man die Plots mit differentieller Einfügungsdämpfung als Vergleich, so kreuzt der PCIe Mini Card-Steckverbinder den -2dB-Punkt um 6,75GHz (siehe Abbildung 3), während der M.2-Steckverbinder bis 12GHz unter -2dB Verlust bleibt (Abbildung 4). So verbleibt Raum für die Unterstützung der Leistung über die neuesten Spezifikationen von PCIe 3.0, USB 3.0 und SATA 3.0 hinaus.
Abbildung 3: Differential-Einfügungsdämpfung des PCI Express Mini Card-Steckverbinders bei 85 Ω
Abbildung 4: Differential-Einfügungsdämpfung des 2.25H M.2-Steckverbinders bei 85 Ω
Platzsparend
Der M.2-Steckverbinder ist ebenfalls platzsparend aufgebaut. Durch das kleinere 0,5-mm-Raster, verglichen mit dem 0,8-mm-Raster beim PCIe-MiniCard-Steckverbinder, hilft der M.2-Steckverbinder, über 20 % des PCB-Platzbedarfs einzusparen. Die Höhe des Steckverbinders wird von weniger als 4 mm auf bis zu 2,25 mm für einseitige Modulkarten reduziert. Bei doppelseitigen Modulkarten beträgt der M.2-Stecker nur 3,2 mm, was immer noch eine Reduzierung von 20 % gegenüber der PCIe Mini Card bedeutet.
Tabelle 1: Mini Card-Steckverbinder im Vergleich zum M.2-Steckverbinder
Verbesserungen gegenüber dem PCIe Mini Card-Steckverbinder
Ein Aspekt des TE Connectivity M.2-Steckverbinder-Designs ist die dreistufige, abgewinkelte Einführung
Prozess. Dieser Prozess (siehe Abbildung 5) ermöglicht zwei Verbesserungen gegenüber dem PCIe Mini
Card-Steckverbinder. Die erste Verbesserung ist zusätzlich verfügbare PCB-Platz in der Nähe der Modulkarte
verschraubt. Die Modulkarte in einem Winkel von 25° ermöglicht höhere Bauelemente
in der Nähe dieses Verschraubungsbereichs sowie eine größere Konstruktionsflexibilität und potenzielle Platzeinsparungen für die
OEM. Würde die Modulkarte parallel zur Hauptplatine eingesetzt werden, könnten höhere Bauelemente
den Einführungsweg stören. Die zweite Verbesserung ist der Modulkarten-Einführungsprozess
für die Bediener. Da der Einführungsvorgang manuell erfolgt, verringert die Tatsache,
dass die Hand des Bedieners höher von der Hauptplatine entfernt ist, das Risiko einer möglichen Beschädigung der Komponenten
auf der Hauptplatine.
Die Leistungsvorteile des M.2-Steckverbinders sind bereits messbar, da der Markt für Modulkarten,
die für die M.2-Steckverbinderplattform entwickelt wurden, noch in den Kinderschuhen steckt.
Die wahren Leistungsgrenzen des Steckverbinders sind möglicherweise noch einige Zeit lang nicht vollständig bekannt. Da sich der Modulkartenmarkt
weiter entwickelt und wächst, wird erwartet, dass sich die Leistung des M.2-Steckverbinders
weiter von der PCIe-Mini-Card-Steckverbinderplattform abhebt.
Der M.2-Steckverbinder ist ein weiteres Beispiel für die Führungsposition von TE Connectivity
auf dem Markt für Konnektivität in der Unterhaltungselektronik. Mit einem globalen Pool an Design- und Fertigungstechnik-Know-how,
soliden Beziehungen zu Schlüsselkunden und der Präsenz in vielen der Ausschüssen für Industrienormen
wird TE weiterhin kleinere, schnellere und bessere Lösungen
für immer anspruchsvollere Anforderungen entwickeln.
Abbildung 5: Der dreistufige Einführungsvorgang des M.2-Steckverbinders
Entwickelt für kleinere, leichtere und dünnere Datenverarbeitungsgeräte
Überall auf der Welt wollen Verbraucher und Unternehmen immer mehr Zugang zur verbundenen Welt. Diese Forderung ist unabhängig davon, wo sich die Menschen befinden oder was sie gerade tun. Es werden neuere und kleinere Geräte mit schnelleren Verbindungsgeschwindigkeiten benötigt, um den Menschen diesen Zugang ohne großen Aufwand zu ermöglichen. Die Konstruktion und Entwicklung von Geräten mit diesen Eigenschaften stellen OEMs und Hersteller vor einzigartige Herausforderungen.
TE Connectivity steht an vorderster Front dieser Entwicklung bei Zusammenschaltungslösungen, die dafür entwickelt werden, OEMs zu helfen, diese Herausforderungen zu meistern. Zu den Beispielen für solche Zusammenschaltungslösungen gehören die Modulkarte und die Erweiterungskarte. Diese bringen zusätzliche Fähigkeiten wie WLAN, WWAN, Bluetooth, GPS und Solid State-Speichergeräte (SSDs) in Geräte wie PCs, Laptops, Tablets und Spielkonsolen.
Innerhalb der Gruppe der PCI-SIG-Industrienormen gab es eine natürliche Weiterentwicklung der vorherigen Generation von PCI-Express-Minikarten-Steckverbindern mit dem (Next-Generation Form Factor, oder NGFF) M.2-Steckverbinder. Zur Unterstützung der Schlüsselattribute rund um die OEM-Geräteentwicklung wurde der M.2-Steckverbinder unter Berücksichtigung von Geschwindigkeit und Platzeinsparung entwickelt.
Zunehmende Geschwindigkeit
Der M.2-Steckverbinder wurde für hohe Geschwindigkeiten entwickelt, um die neuesten Industriespezifikationen wie PCI Express 3.0, USB 3.0 und SATA 3.0 zu erfüllen. Die Hochgeschwindigkeitsfähigkeit des M.2-Steckverbinders ergibt sich aus den optimierten Kontaktdesigns sowohl im oberen als auch im unteren Bereich des Steckverbinders. Das Signal wandert vom Anschlusspunkt der Leiterplatte (Punkt A in den Abbildungen 1, 2) zum Anschlusspunkt der Modulkarte (Punkt B in den Abbildungen 1, 2) und umgekehrt. Der PCIe-Minikartensteckverbinder verfügt über gestanzte Kontakte, die große Metallabschnitte (rotes Oval in Abbildung 1) aufweisen, die zur Befestigung der Kontakte im Gehäuse dienen. Da diese großen Abschnitte nicht auf dem direkten Weg von A nach B (oder von B nach A) liegen, können sie als Signalabschnitte bezeichnet werden. Dieser Signalabschnitt erhöht die Kapazität in diesem Bereich und erzeugt eine Rauschkopplung, wodurch die Kontaktleistung bei höheren Frequenzen verringert wird. Die M.2-Steckverbinderkontakte (in Abbildung 2) haben gestanzte und geformte Kontakte, die den großen Signalabzweig eliminieren. Dieser sehr direkte Signalweg ermöglicht eine wesentlich bessere Kapazität über die Signalspur und verbessert die Leistung.
Betrachtet man die Plots mit differentieller Einfügungsdämpfung als Vergleich, so kreuzt der PCIe Mini Card-Steckverbinder den -2dB-Punkt um 6,75GHz (siehe Abbildung 3), während der M.2-Steckverbinder bis 12GHz unter -2dB Verlust bleibt (Abbildung 4). So verbleibt Raum für die Unterstützung der Leistung über die neuesten Spezifikationen von PCIe 3.0, USB 3.0 und SATA 3.0 hinaus.
Abbildung 3: Differential-Einfügungsdämpfung des PCI Express Mini Card-Steckverbinders bei 85 Ω
Abbildung 4: Differential-Einfügungsdämpfung des 2.25H M.2-Steckverbinders bei 85 Ω
Platzsparend
Der M.2-Steckverbinder ist ebenfalls platzsparend aufgebaut. Durch das kleinere 0,5-mm-Raster, verglichen mit dem 0,8-mm-Raster beim PCIe-MiniCard-Steckverbinder, hilft der M.2-Steckverbinder, über 20 % des PCB-Platzbedarfs einzusparen. Die Höhe des Steckverbinders wird von weniger als 4 mm auf bis zu 2,25 mm für einseitige Modulkarten reduziert. Bei doppelseitigen Modulkarten beträgt der M.2-Stecker nur 3,2 mm, was immer noch eine Reduzierung von 20 % gegenüber der PCIe Mini Card bedeutet.
Tabelle 1: Mini Card-Steckverbinder im Vergleich zum M.2-Steckverbinder
Verbesserungen gegenüber dem PCIe Mini Card-Steckverbinder
Ein Aspekt des TE Connectivity M.2-Steckverbinder-Designs ist die dreistufige, abgewinkelte Einführung
Prozess. Dieser Prozess (siehe Abbildung 5) ermöglicht zwei Verbesserungen gegenüber dem PCIe Mini
Card-Steckverbinder. Die erste Verbesserung ist zusätzlich verfügbare PCB-Platz in der Nähe der Modulkarte
verschraubt. Die Modulkarte in einem Winkel von 25° ermöglicht höhere Bauelemente
in der Nähe dieses Verschraubungsbereichs sowie eine größere Konstruktionsflexibilität und potenzielle Platzeinsparungen für die
OEM. Würde die Modulkarte parallel zur Hauptplatine eingesetzt werden, könnten höhere Bauelemente
den Einführungsweg stören. Die zweite Verbesserung ist der Modulkarten-Einführungsprozess
für die Bediener. Da der Einführungsvorgang manuell erfolgt, verringert die Tatsache,
dass die Hand des Bedieners höher von der Hauptplatine entfernt ist, das Risiko einer möglichen Beschädigung der Komponenten
auf der Hauptplatine.
Die Leistungsvorteile des M.2-Steckverbinders sind bereits messbar, da der Markt für Modulkarten,
die für die M.2-Steckverbinderplattform entwickelt wurden, noch in den Kinderschuhen steckt.
Die wahren Leistungsgrenzen des Steckverbinders sind möglicherweise noch einige Zeit lang nicht vollständig bekannt. Da sich der Modulkartenmarkt
weiter entwickelt und wächst, wird erwartet, dass sich die Leistung des M.2-Steckverbinders
weiter von der PCIe-Mini-Card-Steckverbinderplattform abhebt.
Der M.2-Steckverbinder ist ein weiteres Beispiel für die Führungsposition von TE Connectivity
auf dem Markt für Konnektivität in der Unterhaltungselektronik. Mit einem globalen Pool an Design- und Fertigungstechnik-Know-how,
soliden Beziehungen zu Schlüsselkunden und der Präsenz in vielen der Ausschüssen für Industrienormen
wird TE weiterhin kleinere, schnellere und bessere Lösungen
für immer anspruchsvollere Anforderungen entwickeln.
Abbildung 5: Der dreistufige Einführungsvorgang des M.2-Steckverbinders
