Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les cartes informatiques, utilisées dans les produits de bureautique, portables ou destinés à des systèmes d’entreprises, sont constituées d’un grand nombre de composants standards et de mémoires autour de processeurs assurant le traitement des données. Elles sont caractérisées par des performances élevées, une très grande complexité et des caractéristiques physiques exigeantes liées aux contraintes électriques et thermiques et mécaniques des processeurs. Les processeurs en pleine évolution et les nombreux challenges technologiques influencent fortement les règles de conception de ces cartes.
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Jean JOLY : Ingénieur ENSEA - Ancien Responsable Développement Packaging Bull SA - Consultant 3JConseil
INTRODUCTION
Les cartes informatiques sont-elles différentes des autres supports d’interconnexion ? Qui différencie ces cartes des autres circuits imprimés couramment utilisés dans d’autres produits ou systèmes électroniques ?
D’après le découpage de iNEMI , ces cartes sont utilisées dans les familles des produits « bureautique et gros systèmes d’entreprises », par exemple, les systèmes de stockage de masse, les serveurs et ordinateurs de bureau, les postes de travail et les ordinateurs personnels, ou bien dans les « produits portables », par exemple les ordinateurs portables, les PDA, les notebooks, etc.
Les cartes de ces produits sont constituées par l’assemblage d’un grand nombre de composants standards et de mémoires autour d’un ou plusieurs processeurs qui assurent le traitement des données.
Les cartes informatiques sont caractérisées par :
-
des performances électriques élevées (rapidité) liées à celle des processeurs ;
-
une très grande complexité liée à l’important nombre d’interconnexions des composants ;
-
des caractéristiques physiques exigeantes liées aux contraintes électriques et thermiques et mécaniques des processeurs.
En général, les cartes informatiques nécessitent donc :
-
des grandes dimensions ;
-
un nombre de couches important pour assurer le routage des signaux ;
-
des matériaux performants pour assurer la rapidité des signaux sans en altérer la forme ;
-
des propriétés thermomécaniques qui permettent de garantir le refroidissement des processeurs et d’assurer la fiabilité de fonctionnement des systèmes.
Dans ce dossier [] et le suivant [], nous analysons successivement tous les points liés à la conception des cartes en partant de l’évolution des processeurs et des challenges technologiques à prévoir dans les prochaines années.
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Refroidissement des cartes informatiques
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3. Contraintes liées à la rapidité des systèmes informatiques
Le respect de l’intégrité des signaux constitue le facteur le plus important à prendre en compte lors de la conception des cartes informatiques à grande vitesse. Lors du transfert des signaux entre deux circuits intégrés, les signaux doivent être altérés le moins possible afin de conserver leurs paramètres électriques essentiels (durée et amplitude) entre la sortie du premier circuit (en général, un buffer) et la porte d’entrée du second. Les déformations du signal proviennent soit des caractéristiques de la ligne de transmission (atténuations et oscillations parasites), soit de bruits (surtensions induites lors de la commutation des processeurs ou bien liées à l’alimentation continue), soit de couplages électromagnétiques parasites induits dans le conducteur par un autre conducteur actif ou un rayonnement externe. Ces effets sont d’autant plus sensibles que pour diminuer la puissance dissipée dans les processeurs et circuits intégrés, les tensions de fonctionnement deviennent de plus en plus faibles.
3.1 Rappels sur la propagation des signaux
Ces rappels permettront de mieux comprendre l’adaptation des cartes aux exigences de rapidité des systèmes informatiques.
HAUT DE PAGE
À la différence des premiers systèmes numériques où les circuits intégrés fonctionnaient avec des fréquences d’horloge de quelques MHz, aujourd’hui la plupart utilisent des signaux dans la gamme du GHz et les fronts de montée entre circuits sont plus courts que les trajets électriques correspondants sur le circuit imprimé. La transmission des signaux s’effectue alors non plus comme celle de simples signaux digitaux mais comme une onde électromagnétique le long d’une ligne de transmission à constantes réparties. Le signal électrique se propage alors avec un champ électrique E et un champ magnétique H orthogonal dans le mode TEM (Transverse Electro Magnetic ). Les équations de Maxwell sont alors nécessaires pour calculer les paramètres de tracé des pistes.
Dans un milieu diélectrique, la vitesse de propagation v (m/s) des signaux est donnée par la formule :
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BIBLIOGRAPHIE
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(4) - * - Intel : Technology Journal et Technology @ Intel Magazine.
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