本文重點介紹針對原始設備制造商（OEM）推出的M.2系列下一代規(guī)格（NGFF）連接器，該連接器采用用于更小規(guī)格的尺寸和容量的新接口標準，旨在提高數(shù)據(jù)的傳輸速度并節(jié)約印刷電路板（PCB）的空間。此外，為應對當前及未來對超薄解決方案的市場需求，M.2（NGFF）產(chǎn)品專為多種應用而設計，助力原始設備制造商應對挑戰(zhàn)，為消費者及企業(yè)提供更新、更小、速度更快的設備。

　　當前，全球各地的消費者和企業(yè)都希望在互連世界中建立更多聯(lián)系。無論身處何處，從事何種職業(yè)，人們總是希望有更新、更小且速度更快的設備幫助他們輕松實現(xiàn)這一需求。顯而易見，原始設備制造商（OEM）和零件制造商正面臨前所未有的挑戰(zhàn)——如何設計并開發(fā)具備這些特性的設備。

　　行業(yè)領導者們?yōu)榇俗龀隽酥匾呢暙I，他們致力開發(fā)多樣的互連解決方案，幫助原始設備制造商應對挑戰(zhàn)。例如模塊卡、擴展卡，用于為個人電腦、筆記本電腦、平板電腦和游戲機等設備附加的無線Wi-Fi、WWAN（無線廣域網(wǎng)）、藍牙、GPS和固態(tài)硬盤（SSD）等功能。

　　在PCI-SIG行業(yè)標準組織中，M.2（Next Generation Form Factor或NGFF）連接器順理成章的推動了上一代PCI Express迷你卡連接器的發(fā)展。為了符合OEM設備的開發(fā)特性，M.2連接器在設計上均考慮了速度及空間雙重因素。

　　M.2連接器旨在提高數(shù)據(jù)的傳輸速度，從而滿足PCI Express 3.0、USB 3.0和SATA 3.0等最新行業(yè)規(guī)范。M.2連接器的高速性能源于經(jīng)過優(yōu)化的上下觸點設計。信號在印刷電路板（PCB）接點（圖2、3中的點A）和模塊卡接點（圖2、3中的點B）之間實現(xiàn)來回傳輸。

　　PCI Express（PCIe）迷你卡連接器采用壓接觸點設計，其大面積金屬材質(zhì)（圖2中的紅色橢圓形）可將觸點固定在外殼中。由于這些金屬材質(zhì)不在A到B（或B到A）的直線通路上，所以稱為信號接腳。信號接腳會增加該區(qū)電容量、產(chǎn)生噪聲耦合及降低高頻接觸性能。

　　圖2—PCI Express迷你卡下觸點

　　M.2連接器（如圖3所示）采用壓接成型觸點，不會出現(xiàn)大面積信號接腳。直線信號通路可以較大程度上優(yōu)化整個信號走線的電容量并提高性能。

　　圖3—M.2連接器3.2H下觸點

　　通過比較差分插入損耗圖，可以發(fā)現(xiàn)PCIe迷你卡連接器的插入損耗在6.75GHz左右相交于-2dB（如圖4所示），而M.2連接器在頻率達到12GHz之前始終保持在-2dB以下（圖5），這足以支持最新規(guī)格的PCIe 3.0、USB 3.0和SATA 3.0。

　　圖4—85 Ω下PCI Express迷你卡連接器的差分插入損耗圖5— 85 Ω下M.2連接器2.25H的差分插入損耗

　　M.2連接器也能節(jié)約空間。與PCIe迷你卡連接器的0.8 mm間距相比，M.2連接器的0.5 mm間距足以節(jié)省20%以上的PCB空間。連接器高度也從原來的不到4 mm降低到單面模塊卡的2.25 mm。雙面模塊卡的M.2連接器高度已降低至3.2 mm，這比PCIe 迷你卡還要低20%。

　　圖6—迷你卡連接器與M.2連接器的比較

　　目前的M.2連接器采用三步斜角插入法。此方法（如圖7所示）具備兩個方面的優(yōu)勢。首先，增加了模塊卡插入處的PCB空間。模塊卡被固定在25°角，使得在插入?yún)^(qū)附近可以安裝高度更高的零部件，從而幫助OEM節(jié)省空間，提高設計靈活性。如果模塊卡固定在與母板平行的位置，則組件過高可能會影響插入路徑。其次，這種模塊卡插入法更方便工作人員操作。由于需要手工插入，所以操作人員的手位高于母板可以降低損害母板組件的風險。

　　圖7—三步插入法

　　無論是在作為“汽車輪胎”的連接器中，還是在作為“汽車引擎”的模塊卡中，M.2連接器的性能及效益已經(jīng)有目共睹。由于針對M.2連接器平臺的模塊卡市場尚處于起步階段，連接器在性能上存在的局限性可能尚未完全發(fā)現(xiàn)。隨著模塊卡市場的不斷發(fā)展，M.2連接器的卓越性能可能會使其脫離PCIe迷你卡連接器平臺的行列。

　　作者簡介：

　　Brian Long是TE Connectivity消費電子事業(yè)部位于美國賓夕法尼亞州哈里斯堡的現(xiàn)場應用工程師。他擁有逾7年連接器行業(yè)的工作經(jīng)驗，包括產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造和應 用工程等領域。Long畢業(yè)于羅切斯特理工學院，擁有機械工程學士學位和工商管理碩士學位。

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