Phân tích chuyên sâu | Tại sao ngày càng có nhiều mô-đun cốt lõi chọn kết nối Board-to-Board (B2B)?

Trong thiết kế của một mô-đun lõi, phương pháp kết nối thường bị bỏ qua, tuy nhiên nó quyết định sự ổn định cấu trúc, tính toàn vẹn tín hiệu và khả năng bảo trì của toàn bộ hệ thống. Trong vài năm qua, ngày càng có nhiều mô-đun lõi, bảng phát triển và thậm chí cả hệ thống điều khiển chính của toàn bộ thiết bị đã bắt đầu phát triển theo hướng kết nối board-to-board. Tại sao ngày càng có nhiều nhà sản xuất chuyển sang giải pháp này? Nó có thực sự vượt trội không? Hôm nay, chúng ta sẽ giải thích kỹ lưỡng mọi thứ, từ thiết kế cấu trúc đến thực tế sản xuất hàng loạt.

Trong các hệ thống SoC có mật độ giao diện và tính toán cao, đầu nối board-to-board đã trở thành giải pháp được ưa chuộng, cân bằng tính toàn vẹn tín hiệu với độ tin cậy cơ học.

Với các SoC hiệu năng cao như RK3588 và RK3576 đang trở thành xu hướng chủ đạo, việc báo hiệu mô-đun-đến-bảng mang không còn là một tác vụ "vài chục dòng" nữa—đó là một vấn đề kênh tốc độ cao hơn một trăm. Đầu nối board-to-board dễ dàng cung cấp 40–120 chân tín hiệu tốc độ cao trong khi vẫn duy trì khả năng kiểm soát trở kháng chặt chẽ và hiệu suất toàn vẹn tín hiệu (SI) tuyệt vời.

Bo mạch chủ LKB3576 sử dụng bốn đầu nối board-to-board Panasonic AXK5F80537YG—80 vị trí, khoảng cách 0,5 mm—được cố định bằng bốn vít M2.

So với các lỗ castellated FPC hoặc LCC, đầu nối board-to-board mang lại:
- Giảm tổn thất tín hiệu, đặc biệt ở tốc độ 2–5 Gbps;
- Chắn EMI mạnh hơn thông qua cách ly chân-đến-chân được nối đất tốt;
- Dung sai ghép nối có thể kiểm soát—căn chỉnh chân và ổ cắm chính xác trong khoảng ±0,05 mm.

Bo mạch chủ AI, cổng công nghiệp, bộ phận đầu ô tô và máy chủ thị giác máy đều chạy nhiều liên kết MIPI, USB 3.0, PCIe và Gigabit-Ethernet đồng thời; kết nối board-to-board duy trì sự ổn định và đồng nhất của các tín hiệu tốc độ cao này tốt hơn bất kỳ giải pháp thay thế nào.

Trong môi trường ô tô và công nghiệp, rung động kéo dài và chu kỳ nhiệt dễ dàng làm lỏng các kết nối. Cáp mềm FPC trong các môi trường này thường bị nhiễu EMI, trôi tín hiệu hoặc tiếp xúc không liên tục.

Đầu nối board-to-board, được chế tạo bằng chân kim loại và ổ cắm ép, mang lại ba cạnh cơ học:

- Khả năng chống rung cao: Lực chèn 60–80 N tồn tại sau nhiều lần va đập và rung lắc
- Tiếp điểm mạ vàng: duy trì các đường dẫn điện trở thấp trong hàng nghìn chu kỳ nhiệt
- Gắn kết cứng nhắc: vít và chốt định vị tùy chọn khóa cặp đã ghép nối vào khung, loại bỏ chuyển động vi mô

Đối với các kỹ sư dây chuyền sản xuất, điểm thu hút lớn nhất của board-to-board là ghép nối không cần hàn + có thể tái sử dụng.
- Các mô-đun lõi cắm vào và rút ra trong vài giây; không cần hàn lại.
- Khi một bảng bị lỗi, hãy hoán đổi mô-đun trên cùng—bảng chủ vẫn ở trong khung.
- Cắt giảm chi phí SMT và chi phí dịch vụ trọn đời.
- Không có chu kỳ nhiệt độ cao, do đó không có hư hỏng do ứng suất nhiệt.
- Thông lượng lắp ráp / tháo gỡ tăng 3–5*.
- Cửa sổ căn chỉnh lớn hơn cho phép chèn bán tự động, bỏ qua dung sai xử lý thông thường.

Khi các thiết bị nhúng hướng tới các yếu tố hình thức nhỏ hơn và mỏng hơn, đầu nối board-to-board cho phép xếp chồng theo chiều dọc: hai PCB nằm gần như đối diện nhau, tối đa hóa hiệu quả thể tích.

- Độ dày mô-đun giảm xuống 2–6 mm
- Các đường dẫn bên trong ngắn hơn mang lại các đường dẫn tín hiệu sạch hơn
- Một vỏ bọc gọn gàng hơn giúp dễ dàng tản nhiệt và thiết kế che chắn

SoC: RK3576, 64-bit lõi tám (4*A72 + 4*A53), GPU ARM Mali-G52 MC3, 6 TOPS NPU
Codec: Giải mã 4K60 fps H.264/AVC, giải mã 8K30 fps hoặc 4K120 fps H.265/HEVC; mã hóa 4K60 fps H.264/H.265
Bộ nhớ: RAM hỗ trợ LPDDR4/4X/5, ROM hỗ trợ eMMC 5.1; các tùy chọn 4 GB+32 GB, 8 GB+64 GB, 16 GB+128 GB
Hỗ trợ hệ điều hành: Android, Ubuntu, Buildroot, Debian, openEuler, Kylin
Kết nối: bốn chân 80 chân, khoảng cách 0,5 mm, chiều cao 2 mm; ổ cắm AXK5F80537YG, đầu cắm AXK6F80347YG, đầu nối board-to-board Panasonic

Kết nối board-to-board: dễ lắp ráp và bảo trì, giao diện phong phú cấp công nghiệp, hỗ trợ mở rộng đa loại, thiết kế chống rung và chống nhiễu, hoạt động ổn định lâu dài, phù hợp với điều khiển trên xe, thiết bị đầu cuối điện toán biên AI và cổng thông minh công nghiệp.

Kết nối board-to-board đang trở thành tiêu chuẩn mới trong thiết kế phần cứng nhúng, cung cấp một giải pháp cân bằng giữa hiệu suất, độ tin cậy và khả năng bảo trì.