MicroTCA 是一种高度通用的基于背板的架构，可用于各种应用。凭借高速连接器、紧凑的尺寸、热插拔能力和 99.9999% 的正常运行时间，它是一个强大的架构。特别是在军事/航空航天和物理应用中，最终用户正在寻求解决方案，以使架构更快、处理更多功率、提供更多 I/O 并满足环境的其他需求。MicroTCA/AMC 供应商正在加紧满足这些要求。

多年来，在军用/航空市场中，MicroTCA 一直存在坚固耐用的解决方案。尽管 MicroTCA.2/.3 从未获得大规模采用，但供应商一直在将最佳实践用于坚固的机架安装和航空运输机架 (ATR) 设计。处理更多的处理能力是最高端计算要求的共同愿望之一。

由于该架构体积小，MicroTCA 有时在使用市场上一些强大的处理器时会受到限制。然而，新的趋势和创新正在改变游戏规则。这些问题之一继续消退。

随着处理器变得更加紧凑并使用更少的功率，MicroTCA 中可以使用更多选项。事实上，最近已经发布了几款高端AMC。另一个改变游戏规则的是供应商正在利用更多的连接器舌片来增加可用的功率和 I/O。

典型的 AMC 使用带有 21 个引脚的单个舌片，每个引脚使用大约 4A。通过使用双舌，这些引脚理论上可用于为 AMC 供电至超过 160W，但实际上更多的是在 110-120W 范围内。这使 AMC 可以利用 Intel Xeon E5-2648L 等处理器和 Xilinx 的 Virtex UltraScale XCVU190 等 FPGA，具有 1800 个 DSP 片。一个例子是 VadaTech 的 AMC594 双通道 8 位 ADC，速度为 56 GSPS，配备 XCVU190 UltraScale FPGA 和 16GB 的 64 位 DDR4 内存（图1）。

图 1： MicroTCA.0 规范中鲜为人知的部分是 AMC 连接器的第二个连接器“舌片”，它可以投入使用以提供更多的电源或 I/O 连接。

这创造了一种定制的、专有的解决方案。它不妨碍互操作性；规范中允许使用第二个舌片，并且插槽之间的间距有足够的空间。因此，背板间距不受影响。但是，有时这些解决方案会被定制以挤出更多的性能。例如，AMC594 在 Zone 3 (RTM) 区域有一个特殊的高速连接器，可插入专有的第二个背板。

这些类型的创新为 MicroTCA 带来了新的设计胜利。这些包括：

1.一种基于 Xilinx Zynq UltraScale+ 和 Analog Devices AD9361 的无人机载电子战 (EW) 有效载荷，具有美国国防优势。客户开始使用标准商用机架式平台进行功能演示，现在正在与供应商合作创建坚固耐用的可部署版本。

2.美国一家主要航空航天公司的航空电子传感器系统，最初使用基于 Xilinx RFSoC 的标准 MTCA 机箱和模块。

3. 具有美国国防优势的海军对抗套件，使用强化的 MTCA（包括 ADC、DAC 和 FPGA）。

4. 与欧洲合作伙伴合作的高速 (56 Gsps) 数据采集系统，能够支持多达四个通道（I/Q、双模块）用于光网络开发。推动性能的不仅仅是军事/航空航天市场；物理实验室也在推动新的 MicroTCA 创新。

高能物理

MicroTCA，尤其是用于物理的 MicroTCA.4，在各种实验室环境中越来越流行。虽然我们经常关注 AMC 板，但机箱的设计也是为了满足广泛的应用需求。在 MicroTCA.4 中用于物理的双模块大小的 AMC 有许多机箱平台。它们的高度通常为 7U-9U，并提供多达 12 个具有冗余 MCH 选项的 AMC。

然而，有时实验室需要更小的机箱和更少的插槽。市场上也有几种，但大多数都是左右冷却的。虽然高效，但这种气流路径需要特殊的机柜布置来支持冷进气和热排气的管理。 nVent/Schroff 为瑞典的欧洲散裂源 (ESS) 开发了 3U尺寸的前后冷却版本。该机箱提供 6 个 AMC 插槽、4 个 MicroRTM 和一个可选的集成 JTAG 开关模块 (JSM)。

Ioxos 为基于 Kintex UltraScale 的 MicroTCA.4 开发了 IFC_1410 智能 FMC 载体，以及带有 5 个 DAC 通道到 RTM 的 IFC_1420 1.8 GHz 16 位 10 通道 ADC。他们还引入了与 FMC 载体接口的 I/O 和同步 MicroRTM。

DESY 开发了一种新的四通道压电驱动器，以帮助实验室拥有使用高压和大电流驱动的通用压电执行器。它用于高能物理应用中的同步和特殊诊断以及超导腔的调谐。它们已在欧洲 XFEL 设施成功安装和调试，特别是用于主激光振荡器 (MLO) 同步、电光束长度诊断 (EOD) 或泵浦探针实验。

业界已经开发了其他板来升级现有 MicroTCA/AMC 系统的性能。该组包括 Concurrent 的 AM F5x/msd AMC，基于具有 PCIe Gen3 连接的 Intel Xeon E3-1500 v5 处理器。还提供：带可选 MicroTCA.4 MicroTCA 连接器的 AM G6x/mds 双模块 AMC。它采用 Xeon E3-1505M v6 处理器并具有直连存储功能。

Pixus Technologies 还将其 MicroTCA 机箱升级到 PCIe Gen3，并提供一些 40GbE 配置。当然，对于 MicroTCA/AMC，业界还有许多正在进行的产品升级（图 2）。

图 2：MicroTCA 外壳设计成各种配置，以满足市场不断变化的需求。这款 3U 机箱采用水平安装配置，具有前后冷却功能。

AdvancedTCA 中的 AMC

MicroTCA 新手经常忽略的一个事实是，AMC 最初设计用于 AdvancedTCA 设计的载板内部。尽管这种设计方法不经常使用，但一些 AdvancedTCA 应用程序将极大地受益于 AMC 的额外 I/O、存储和专用板功能。或者，有混合 AdvancedTCA/AMC 机箱，允许将两种类型的板插入专用机箱，而无需载体。

更高水平的性能

当前的 PICMG 委员会正在接近最终确定 40GbE MicroTCA/AMC 系统的规范。简而言之，该小组已经进行了详细的仿真研究，证明了 40GbE 的最坏情况下的性能。该小组最近开发了专用探针卡，用于使用硬件的完整互连路径测试模拟。最终结果完成后，将更新规范。该小组的一些成员还计划对 PCIe Gen 4 速度进行粗略审查，尽管这不是委员会的主要关注点。

实现 100G 速度几乎肯定需要对连接器进行修改，但对仿真结果的粗略审查表明，采用非常高级的 PCB 材料和背钻的短路径可能能够支持中小型背板。由于 PICMG 是成员驱动的，而且 MicroTCA 在很大程度上是客户驱动的，因此成员、实验室和军事/航空航天界将理想地推动下一代的努力。

多才多艺的表演者

MicroTCA 和 AMC 继续通过 PICMG 成员公司的创意设计解决方案达到新的性能水平。该架构凭借其 SWaP 优势和多种选择，在军事/航空航天领域仍然是一个不断增长的选择。物理学和大量其他应用（包括银行、工业、医疗、测试/测量、通信等）继续为 MicroTCA 带来新的应用和创新。特别是通过创造性地使用规范中未充分利用的优势，MicroTCA 将在未来许多年继续发展。