Hirose、IT18 BGAメザニンコネクタを発表——PCIe Gen6対応でAI&エッジコンピューティングに対応

Hirose Electricは、AIとエッジコンピューティング時代の高速・高密度組み込みコンピューティングモジュール向けに、COM-HPC準拠のBGAメザニンコネクタ「IT18シリーズ」を発表しました。

このコネクタは、PCIe Gen6と高速Ethernetをコンパクトなフォームファクタで処理できる信頼性の高いロープロファイルインターコネクトを必要とする産業および組み込みシステム設計者をターゲットとしています。

主な特長とメリット

• COM-HPC標準準拠 – IT18はPICMG COM-HPCモジュール標準を満たすよう設計され、新規および既存のCOM-HPCキャリアボードとCPUモジュールへの採用を簡素化し、カスタムコネクタリスクを低減。
• AIワークロード向け高速機能 – PCIe Gen5（32 GT/s）とPCIe Gen6（64 GT/s PAM4）、さらに4レーン×25 Gbpsによる100 Gbps Ethernetをサポート。GPU、アクセラレータ、ストレージ、エッジシステム内の高速ネットワーキングへの高帯域幅リンクを実現。
• 高密度400ポジションレイアウト – 0.635 mmピッチで400コンタクトを実現し、比較的小さなフットプリントで大量の信号数をサポート。ボードサイズ拡大なしで複雑なモジュールピンアウトに対応。
• ロープロファイルスタッキングオプション – 5 mmと10 mmのスタッキング高さを提供し、設計者がシステム制約に応じてZ高さ、気流、機械的堅牢性を最適化可能。
• ピンインボール構造による信頼性の高いBGA終端 – ピンインボール構成は、温度サイクルと振動に曝露される産業用途で重要な、はんだ接合の堅牢性と実装信頼性を向上させる意図。
• ルーティングと信号品質の改善 – 最適化されたライン間隔と、追加グラウンドビアを組み込んだフットプリントレイアウトが、制御インピーダンスルーティングとクロストーク抑制をサポートし、PCIe Gen6データレートでのアイダイアグラム維持を支援。
• 機械的補強機能 – 溶接（保持）タブがコネクタとPCB間の接合を強化し、取り扱い、実装、システム動作時のはんだボールへのストレスを軽減。
• 実装保護用メタルキャップ – リフロー時にボディを保護するメタルキャップを同梱。変形リスク低減と、生産取り扱い時の異物混入からの保護を実現。
• ライセンス取得済みCOM-HPCコネクタ – IT18はSamtecによる公式ライセンス取得済みCOM-HPCコネクタであり、エコシステム互換性を確保し、モジュール・キャリアインターフェースでの相互運用性懸念を低減。

典型的な用途

IT18シリーズは、制約のある産業環境で高スループットと信頼性が要求される組み込みコンピュートモジュールをターゲットとしています。

• リアルタイム制御、データロギング、監視システム向け産業用PCと組み込みコントローラ
• 高速センサーフュージョン、モーションプランニング、エッジでのAI推論を必要とする産業用および人型ロボット
• ナビゲーション、SLAM、フリート調整アルゴリズムをローカルで実行するコンパクトエッジコンピュートモジュールを備えたAGVとAMR
• イメージング、処理、ユーザーインターフェースサブシステム間の高帯域幅データ転送の恩恵を受ける医療機器
• シャーシ内でPCIeとEthernetを使用する高速データ収集とプロトコルアナライザーを含む試験・測定機器
• プロセスチャンバー近くに設置された決定論的・高信頼性コントローラに依存する半導体製造ツール
• 密な高速I/Oとコーデックをコンパクトモジュールに収める必要がある放送およびプロフェッショナルAV機器
• 強力なCPU/GPUをモジュール式で容易にアップグレード可能なCOM-HPCフォームファクタに統合するゲームおよびアミューズメントデバイス

一般的に、COM-HPCモジュールを使用し、モジュールとそのキャリアボード間でPCIe Gen5/Gen6または100G Ethernetを必要とする設計は、IT18シリーズの候補となります。

技術ハイライト

IT18コネクタは、次世代COM-HPCモジュールと高速シリアルインターコネクトの要件を中心に設計されています。

機械的およびレイアウト特性

• ピッチとピン数：0.635 mmピッチ、400ポジション。電源、グラウンド、高速差動ペア、サイドバンド信号、管理ラインの高密度マッピングをサポート。
• スタッキング高さ：5 mmと10 mmを提供。ファンレスシステム向けロープロファイルまたはヒートシンクと気流チャネルを備えたより広々とした設計に対応。
• BGAスタイル終端：PCB側のボールグリッドアレイインターフェース。ピンインボール構造による接合堅牢性向上で、自動SMT実装とリフロー向けに設計。
• 溶接タブ：PCBへの追加機械アンカーで、機械的負荷を共有し、基板たわみ、挿入、輸送時のはんだ接合を保護。
• メタルキャップ：リフロー時にコネクタを覆うよう供給され、変形防止と、メイティング前のコンタクトエリアへの塵や粒子侵入防止に貢献。

高速および信号品質の側面

• サポートインターフェース：
  • PCI Express Gen5：32 GT/s/レーン
  • PCI Express Gen6：64 GT/s PAM4/レーン
  • 100 Gbps Ethernet：4レーン×25 Gbps
• オープンピンフィールドレイアウト：コンタクトフィールドは柔軟なピンマッピングをサポートし、OEMが差動ペア、電源ゾーン、制御信号をCOM-HPC仕様プロファイルまたは独自バリアントに沿って割り当て可能。
• 最適化されたルーティングスペース：狭ピッチながら慎重に管理されたライン間隔により、PCBレイヤー上で高速ペアのファンアウトと参照プレーン維持に十分なルーティングクリアランスを確保。
• クロストーク抑制：推奨フットプリントは追加グラウンドビアと制御ビア・ツー・トレース間隔を実装し、ニアエンドとファーエンドクロストークを低減。PCIe Gen6速度では極めて重要。

設計者は、データシートの推奨ランドパターン、ビア構造、スタックアップガイドラインを参照し、詳細なSI性能とアイダイアグラム準拠を確認すべきです。

情報源

本記事は、Hirose Electricの公式プレスリリースおよび関連IT18シリーズ製品情報に基づき、COM-HPC組み込みシステムで働く設計・購買エンジニア向けに解釈・再構成されています。

参考文献

1. Hirose Electric – IT18シリーズプレスリリース
2. Hirose Electric – IT18シリーズ製品ページ
3. Hirose Electric – IT18プレスリリースPDF