<시리즈> 급변하는 커넥터시장 (5);커넥터 디자인 부문

첨단 워크스테이션, 그래픽워크스테이션, 서버, 슈퍼컴퓨터, 무선인터페이스, 첨단네트워크시스템, 첨단마이크로프로세서테스팅, 텔레콤허브 등에 사용되는 커넥터는 매우 엄격한 전기적 특성에 부합해야 한다. 즉 클록스피드 5백∼8백㎒, 최저 60∼1백20㎰의 펄스 상승시간, 최고 5백80M비트의 전송속도를 실현하는 동시에 혼신율은 5% 미만 수준을 유지해야 한다.

버스아키텍처 속도의 상승으로 이같은 엄격한 전기적 특성에 부합하는 커넥터의 필요성이 더욱 절실해지고 있다. 프로세서, 레벨 2캐시, PCI칩세트를 겸비한 인텔 슬롯-1모듈은 현재 3백㎒에서 작동이 되는데 66㎒에서 작동되는 PCI버스에 연결돼 있다. 버스아키텍처의 속도가 증가돼야만 메모리, 그래픽, 비디오, 오디오 등이 고속 마이크로 프로세서를 통해 활용될 수 있는 것이다.

백플레인 제조업체 대부분이 사업의 약 50∼70%를 고속(약 5백㎒∼1㎓, 혹은 최소 2.5㎓까지) 백플레인에 주력하고 있다. 그러나 상승시간이 빨라질수록 커넥터의 성능 저하 가능성은 높아진다. 이에따라 커넥터 디자이너들은 커넥터의 사이클 타임, 상승시간 성능저하, 전송속도, 대역폭 등을 고려해야 한다.

커넥터 엔지니어에게는 두가지 선택이 있다. 첫째는 I/O의 수를 늘려 커넥터의 대역폭을 증가시키는 것이고 두번째는 I/O는 적게 쓰는 대신 속도를 증가시켜 시그널 전송량을 증가시킨다. 두가지 중 어느 것을 선택하든지 커넥터 엔지니어가 풀어야 할 과제는 있다. 커넥터는 I/O 증가의 한계가 있으며 전송속도도 커넥터의 전기적 특성의 영향을 받는다는 점이다.

올해 2백㎒이상에서 작동되는 회로에 필요한 패드(리드 혹은 콘택트)는 32억개에 이를 것으로 보이며 이것은 올해 전체 기판대 기판 패드의 약 2.7%에 해당된다.

오는 2002년까지 상기한 엄격한 전기적 특성에 맞는 커넥터의 수요가 급격히 증가할 것이다. 약 2백78억개의 패드가 필요하게 될 것이며 이는 2002년도 전체 기판대 기판 커넥터의 약 15.1%에 해당될 것으로 보인다.

최근 주목받고 있는 커넥터로는 에그크레이트(Egg Crate)커넥터, 지멘스스피드팩(Siemens Speed-pac)과 같은 주문식 디자인과 스트립라인커넥터, Z-Axis콘택트시스템, 실드커넥터, 특정핀을 그라운드로 지정하는 커넥터, 인터스티셜커넥터 등이 있다.

에그크레이트커넥터는 모든 시그널 콘택트를 효과적으로 실드한다. 이때 실딩이 행과 열사이에서 이뤄지는 것이 계란보관 방식과 흡사하다는 점에 착안해 업계에서는 에그크레이트라고 부른다.

주문식 디자인에는 지멘스스피드팩이 있다. 이것은 대합조개 모양으로 데이터카드가 불규칙적으로 분포돼 있으며 표면실장방식이다. 스트립라인커넥터는 각각의 갈림의 콘택트마다 필수 그라운드 플레인이 장착돼 있다.

Z-Axis콘택트 시스템의 메커니즘은 점차 회복패스가 범프에서 플렉스회로, 고정된 PCB 혹은 디바이스의 콘택트 패드로 직접 연결되는 것으로 콘택트가 범프, 도트 등을 통해 이뤄진다. 이미 최고 8백㎒까지 소화할 수 있는 회로, 저소음, 플렉스 인터포저에 범프가 있는 Z-Axis커넥터가 시판되고 있다.

실딩이 된 커넥터로는 외부 배열이 실드된 커넥터, 실드 플레이트가 커넥터의 일부 배열에 장착된 커넥터 등이 있다. 특정핀을 그라운드로 지정하는 커넥터는 시그널과 그라운드의 비율이 3대1이나 4대1이다. 고속커넥터의 실현은 시그널과 그라운드의 레이아웃에 달려 있다. 비율이 1대1까지 증가하는 경우도 있으나 이 비율로도 4백M∼5백㎒정도로 한계가 있는데 이는 1대1 비율에서는 콘택트의 50%가 그라운드로 지정이 돼 나머지 50%만이 시그널로 사용될 수 있기 때문이다.

인터스티셜커넥터는 콘택트의 배열이 서로 오프세트돼 시그널 콘택트의 일부가 격리되게 한다. 이 커넥터디자인은 개방형 핀 필드 구성방식이며 2백M∼3백㎒이상에서는 사용할 수 없다.