雖然每個人都同意技術(shù)領(lǐng)域最緊迫的需求之一是“我們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)下一代高速數(shù)據(jù)傳輸速率?”但對于如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)存在不同意見。關(guān)于我們目前在這個過程中的位置，甚至有不同的意見。一些公司聲稱他們只是為了獲得28 Gbps產(chǎn)品而苦苦掙扎，另一些公司表示他們對28 Gbps技術(shù)解決方案感到滿意，還有一些公司聲稱他們已經(jīng)放棄了28 Gbps，并且(數(shù)據(jù))流式傳輸速率為56Gbps。盡管我們作為硬件行業(yè)相對于高速數(shù)據(jù)傳輸速率的地位可能并不完全一致，但仍有一些讓步。

首先給出的是即使我們成功實(shí)現(xiàn)了28的信息傳輸率Gbps，作為一個行業(yè)我們必須接受，即使使用當(dāng)今最好的材料，我們也只能勉強(qiáng)達(dá)到56 Gbps，這是數(shù)據(jù)傳輸速率階梯的下一個級別。

對于我自己的啟發(fā)，我使用各種材料(包括PTFE(Teflon?))為典型的長距離背板繪制了插入損耗圖，這是我們希望用于PCB的最佳材料。 (圖1)然而，PTFE成本過高，以至于對于未來幾代商用硬件的近期或長期而言，它都不是可行的解決方案?，F(xiàn)實(shí)情況是，我們已經(jīng)從FR-4層壓板到現(xiàn)在我們現(xiàn)在使用更復(fù)雜的材料，如Isola的Tachyon 100G層壓板。像Tachyon 100G這樣的材料使我們的速度達(dá)到了28 Gbps，并且可能使我們的短距離和中距離系統(tǒng)達(dá)到56 Gbps。但在那之后，我們將達(dá)到我們可以合理預(yù)期能夠提供更高信息傳輸速率的產(chǎn)品的極限。

圖1 - 典型背板走線的PCB材料損耗，單位為dB/英寸。

第二個問題是沒有光學(xué)器件我們就無法增加帶寬。光學(xué)系統(tǒng)具有幾乎無限的帶寬，但純粹和簡單的問題是，如果有時幾乎不可能，將印刷電路板上所需的光學(xué)連接數(shù)量替換為銅跡線能夠的總帶寬是困難的。嵌入式硅光子學(xué)可能是未來的答案，但硅光子學(xué)的一切都很重要 - 材料，工程師設(shè)計電路板的方式以及制造這些電路板的方式。

在大約20年的時間里，我認(rèn)為我們將批量生產(chǎn)硅光子印刷電路板，但可能不會早于此。而且，如上所述，轉(zhuǎn)向硅光子學(xué)并不是一個簡單的過程 - 一切都必須改變。我們現(xiàn)在所處的行業(yè)是一個印刷電路板基礎(chǔ)設(shè)施，支付所有機(jī)器，所有設(shè)備，所有材料和所有可制造性。帶銅的印刷電路板非常便宜。光學(xué)目前不是。

第三個問題是我們需要一種橋接技術(shù)，使我們能夠從今天的PCB解決方案轉(zhuǎn)向未來的硅光子產(chǎn)品。這座橋?qū)嶋H上非常簡單，可以使用已有的技術(shù) - 銅纜。在Samtec，我們擁有自己的內(nèi)部電纜制造工廠，我們能夠生產(chǎn)非常非常小的薄而柔韌的雙軸電纜和微型同軸電纜。這些電纜可實(shí)現(xiàn)的帶寬與當(dāng)前PCB技術(shù)的差異是一個數(shù)量級。如果我們檢查不同PCB材料中損耗的性能曲線(圖2)，在頂部，幾乎平坦的線描繪了硅光子學(xué)和光波導(dǎo)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的效果。使用光學(xué)器件，沒有曲線，損耗很小。電纜也位于頂部。即使是人們多年前忽視的最小的電纜，與目前使用的最好的層壓材料相比，信息傳輸速率也提高了一個數(shù)量級。

圖2 - 典型背板走線的PCB材料損耗(dB/英寸)。

雖然一個數(shù)量級可能有點(diǎn)模糊的技術(shù)描述符，它代表的是三代電信設(shè)備。企業(yè)級設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計要求，例如思科或瞻博網(wǎng)絡(luò)提供的設(shè)備要求，需要持續(xù)升級10 - 15年，并經(jīng)歷三代帶寬增長。我們可以利用我們現(xiàn)在擁有的PCB技術(shù)滿足這一需求，甚至可以在此之后實(shí)現(xiàn)下一代產(chǎn)品。從長遠(yuǎn)來看，我們將會遇到困難，因此我們需要找到一個臨時(橋接)解決方案。

當(dāng)人們想到有線電視時，他們會設(shè)想在今天的背板上使用的大型連接器。在Samtec，我們已經(jīng)證明，在未來5到10年內(nèi)，我們可以轉(zhuǎn)換到背板和印刷電路板上的銅電纜，這些電路板嵌入電路板本身。最終，我們要做的是用電纜替換PCB走線。特別值得注意的是，當(dāng)我們在PCB上使用銅線代替走線時，設(shè)計規(guī)則很容易。我們需要考慮的是電纜的歪斜(與PCB中玻璃編織產(chǎn)生的歪斜相反)。然后，有從板到電纜的連接器。這一切都很容易理解。如果我們處于設(shè)計良好，材料有限或電纜受限的設(shè)計區(qū)域，解決方案只需要我們需要多少英寸的電纜以及所需的電線直徑。使用這種技術(shù)，與PCB走線相比，與之相關(guān)的損耗非常小在制造問題方面，該過程實(shí)際上變得更容易。通過在電路板上使用銅電纜，我們不需要復(fù)雜，高價的材料。我們可以使用Isola的370HR甚至FR408等材料;這些材料比復(fù)合層壓板如Tachyon或Megtron 6便宜。通過在銅線上使用價格較低的材料，我們能夠證明我們可以以更低的成本更快地進(jìn)行。在一些簡單的情況下，我們可以以相同的成本構(gòu)建電路板，同時保留未來的發(fā)電能力。

如果在PCB上使用銅電纜存在任何挑戰(zhàn)，它們將在組裝方面出現(xiàn)。通過從一開始就仔細(xì)管理裝配過程，裝配廠只需要很短的時間就可以上船。

底線：我們目前處于行業(yè)的十字路口。目前使用的PCB技術(shù)已有30年歷史。在PCB之前，有線繞或多線技術(shù)。創(chuàng)造PCB的能力確實(shí)發(fā)生在大約40年前。我們花了20年的時間才真正能夠充分利用PCB技術(shù)。然后，我們花了20年才達(dá)到PCB技術(shù)的極限。

使用硅光子學(xué)，10年前我們需要20年的時間才能獲得PCB技術(shù)。轉(zhuǎn)向全硅光子應(yīng)用將需要全新的工藝 - 新材料，新方法和新的生產(chǎn)線。我的信念是，為了促進(jìn)大批量生產(chǎn)，至少需要花費(fèi)20年時間才能進(jìn)行硅光子學(xué)研究。