NextGen MicroTCA: Höhere Datenraten und verbessertes Leistungsmanagement

Im September 2023 veröffentlichte die PICMG die Revision 3.0 der MTCA.0-Spezifikation. Diese Version unterstützt PCI Express Gen 4 und 5 sowie 100GBASE-KR4 und verbessert die Systemleistung damit um das Vierfache. Um diese höheren Datenraten zu erreichen, wurden SMD- und Kompressionssteckverbinder von der NextGen MTCA-Arbeitsgruppe ausgewertet, und die Simulationsergebnisse wurden als Grundlage für die Definition des gesamten Datenübertragungskanals für MicroTCA herangezogen.

Der Übertragungskanal wurde in logische Teile unterteilt, um die Grenzen für Karten und Backplane zu definieren und sicherzustellen, dass alle MTCA.0 Rev 3.0 MCHs, AMCs und Crates in einer PCI Express Gen 4/5- oder 100 GbE-Umgebung zusammenarbeiten.

Höhere Leistungsgrenze

Da diese High-End-Switches im Vergleich zu ihren Vorgängermodellen mehr Strom verbrauchen, wurde das Leistungsbudget für den MicroTCA Carrier Hub, auf dem sich der Switch befindet, von 80 W auf 110 W erhöht. Um Überhitzung zu vermeiden, wurde das Leistungsbudget der Kühleinheiten ebenfalls auf 110 W erhöht. Ein Softwaremechanismus gewährleistet die Abwärtskompatibilität von alten und neuen MCHs, Stromversorgungsmodulen und Kühleinheiten.

Im RTM-Modulbereich (Rear Transition Module) konnten durch die erhöhte Leistungsgrenze von 110 W leistungsstärkere Lüfter eingesetzt und damit die Kühlung deutlich verbessert werden.

Die Firmware der Kühleinheit funktioniert gemäß Revision 3.0 der MicroTCA-Spezifikation. Beim Einschalten bleibt der Lüftereinschub im Nennleistungsbereich von 80 W. Wenn das Stromversorgungsmodul 110 W pro Slot unterstützt, passt sich die Kühleinheit entsprechend an. Wenn das Stromversorgungsmodul nur 80 W unterstützt, oder wenn die IPMI-Kommunikation unterbrochen wird, verbleibt sie innerhalb des Leistungsbereichs von 80 W.

Der Renesas H8S Controller, der zuvor in den nVent Schroff MTCA.4 Crates verwendet wurde, hat nun das Ende seiner Lebensdauer erreicht. Aus diesem Grund hat nVent ein neues Cooling Unit Manager Design auf der Basis des STM32 Controllers von STMicroelectronics eingeführt, das die oben beschriebenen zusätzlichen Funktionen umfasst.

Bereitstellung der größtmöglichen Datenbandbreite

Um eine höhere Datenbandbreite zu erreichen, muss die in MTCA.0 Rev. 3.0 definierte maximale Leiterbahnlänge angepasst werden. Daher wurden die MCH-Slots von außen in die Mitte des Kartenkorbs verlegt.

Aktualisierte Materialien

Das Leiterplattenmaterial wurde auf ein Material mit geringerem Verlust aktualisiert, die Steckverbinder auf SMD-Versionen umgestellt, um die benötigten Leistungswerte zu erzielen. Zur Optimierung des Routings wurde die physische Reihenfolge der AMC-Module geändert. In der Vergangenheit verwendeten die nVent Schroff MTCA.4 Crates die physische Reihenfolge von 1 von links nach rechts. Jetzt wurde sie geändert zu: 7-8-9-10-11-12-MCH1-MCH2-6-5-4-3-2-1.