Výrobce desek plošných spojů pro podnikové úložné servery

Společnost Highleap Electronics je výrobce desek plošných spojů pro úložné servery pro výrobce OEM podnikových úložišť, ODM hyperscalerů, poskytovatele cloudových úložišť a tvůrce systémů pro úložiště na okraji sítě. Naše portfolio zahrnuje... základní desky úložných serverů (jednořadičové, dvouřadičové aktivní/aktivní uzly úložného clusteru s možností škálování), Základní desky NVMe pro disky PCIe Gen4 a Gen5 s možností výměny za provozu (U.2, U.3, E1.S, E3.S), Základní desky SAS a expandéry SAS pro hybridní a velkoobjemové podvozky, Nosné desky HBA a nosiče přepínačů NVMe, Nosné desky řadičů RAID, Hostitelské a cílové adaptérové ​​desky NVMe-oFa kompletní sadu řídicích a infrastrukturních desek uvnitř moderních úložných šasi. Desky vyrobené pro Standard IPC-A-600 třídy 2 s Možnost přijetí do 3. třídycertifikováno pro IATF 16949, kvalifikoval se pro OEM úložiště Tier 1 AVL, s dokumentovaným řízením změn a programy plánovaných dodávek podporujícími víceleté úložné platformy.

Obsah

1. Co výrobci OEM úložných serverů potřebují od výrobce desek plošných spojů
2. Sestavy základních desek úložných serverů – jeden, dva řadiče, škálovatelný uzel
3. Výroba základní desky NVMe — Gen4, Gen5, U.2/U.3/EDSFF
4. Sestavy základních desek, expandérů a hybridních šasi SAS
5. Výroba nosných desek pro HBA, RAID a NVMe přepínače
6. Sestavy desek adaptérů NVMe-oF Host & Target
7. Zapojení Highleapu jako výrobce desek plošných spojů pro úložné servery

1. Co výrobci OEM úložných serverů potřebují od výrobce desek plošných spojů

Programy úložných serverů fungují na jiné ekonomické úrovni než výpočetní servery. Objemy jsou obvykle vyšší na platformu (jedna produktová řada úložných systémů může ročně dodat více než 50 000 jednotek napříč hyperškálovatelnými a podnikovými kanály); životní cykly produktů jsou delší (běžně 5–7 let na trhu); podpora náhradních dílů a jednotek vyměnitelných v terénu se prodlužuje o 7–10 let po ukončení výroby. Výrobce desek plošných spojů, který podporuje program úložných systémů, se zavazuje k těmto lhůtám. Dodáváme v celém portfoliu úložných serverů ve stejném kvalitativním toku, který pohání naše širší portfolio. výroba serverových desek plošných spojů programy.

Požadavky na inženýrský tým

• Partnerství v oblasti návrhu základní desky NVMe: integrace konektoru pro výměnu za provozu, směrování s řízenou impedancí od pozice pro disk k řadiči, zadní otvory pro ovládání pahýlu Gen5 NVMe.
• Hustá integrace pohonu DFM: 24, 36, 60, dokonce 90 pozic pro jednotky na 4U šasi – plocha desky plošných spojů na zadní straně je malá v porovnání s požadovanou hustotou konektorů a směrování.
• Přehled rozložení expandéru SAS: Expandéry s vysokým počtem portů (24 až 36 portů na čip) vyžadují pečlivé směrování, aby byla zachována integrita signálu SAS při rychlosti 12/22.5 Gb/s.
• Silná měď pro rozvod napájení úložného šasi: Více než 60 disků spotřebovává v klidovém stavu přes 600 W, při trvalém zatížení mnohem více; napájecí desky propojovací desky potřebují 2–3 ml mědi na vyhrazených vrstvách uvnitř vícevrstvé DPS stohování.
• Dokumentace o nahraditelnosti materiálů: Dlouhé životní cykly produktů znamenají, že dojde k událostem na konci životnosti materiálu; zdokumentované způsoby substituce jsou nezbytné.

Požadavky na tým pro zadávání zakázek

• Víceletý závazek dodávek: Skladovací platformy se dodávají za 3–5 let; náhradní díly se dodávají za dalších 5–7 let.
• Kapacita řízená prognózou: Poptávka po hyperškálovatelných úložištích se na nové platformě může za čtvrtletí 5–10krát zvýšit; alokace kapacity na základě průběžné prognózy je klíčová.
• Kvalifikace AVL na více úrovních: Výrobci OEM úložišť úrovně Tier 1, partneři ODM pro hyperškálování a integrátoři koncových zákazníků mohou udržovat samostatné licence AVL.
• Transparentnost nákladů na úrovni desek plošných spojů: Materiál, hmotnost mědi, počet vrstev a panelizace – to vše ovlivňuje jednotkovou cenu; transparentní analýza na úrovni kusovníku podporuje iniciativy na snižování nákladů.
• Pořízení konektoru pro výměnu za provozu: Některé programy pořizují konektory SAS nebo NVMe jako konsignační materiál; dodavatel se stará o montáž, aniž by převzal vlastnictví materiálu.
• Dokumentace k shodě s EMC: Produkty pro ukládání dat procházejí testováním FCC, CE a dalšími regulačními testy; konzistence návrhu a výroby desek plošných spojů umožňuje úspěšné absolvování testů při prvním odeslání.

Shoda s předpisy a sladění systémů kvality

• Certifikace IATF 16949: základní linie pro dodavatele průmyslových desek plošných spojů.
• ISO 9001: základ univerzálního systému kvality.
• Uznání UL: pro skladovací produkty vyžadující bezpečnostní certifikaci.
• Podpora klasifikace ECCN: pro exportně kontrolované skladovací produkty sloužící vládním, obranným nebo kritickým infrastrukturním trhům.
• Hlášení o konfliktních minerálech: Soulad s paragrafem 1502 ohledně dokumentovaného podávání zpráv dodavatelům podřízené úrovně.

2. Sestavení základních desek úložných serverů – uzel s jedním, dvěma řadiči a škálovatelným systémem

Základní desky úložných serverů pokrývají širší škálu architektur než základní desky výpočetních serverů. Dominantní vzory, které stavíme:

Základní desky s jedním řadičem (základní a SMB úložiště)

• Architektura: jeden socket CPU (nebo jeden SoC) s přímým připojením k základní desce disku a síťovým rozhraním hostitele.
• Možnosti procesoru: Intel Atom pro základní třídu; Intel Xeon-D, AMD Ryzen Embedded pro výkonnější základní produkty.
• Počet vrstev: Typicky 8–12 vrstev.
• I / O: 2–4 GbE porty, USB 3.x pro konzoli pro správu, slot PCIe pro rozšíření HBA.
• Objem: velkoobjemové úložiště pro malé a střední podniky a prosumery; cenově výhodný návrh desek plošných spojů.
• Materiál: 370HR nebo IS410 v závislosti na cenové nabídce; FR408HR, pokud je vyžadován PCIe s vyšší rychlostí.

Duální řadiče aktivní/aktivní základní desky (podniková úložná pole)

• Architektura: dva řadiče úložiště ve stejném šasi se sdíleným přístupem k propojovací desce; failover a vyvažování zátěže v rámci pole.
• Počet vrstev na kontrolér: obvykle 12–18 vrstev.
• Propojení mezi kontroléry: vysokorychlostní propojení mezi řadiči (PCIe Gen4/Gen5, NTB nebo vlastní) pro koherenci mezipaměti a synchronizaci stavu failoveru.
• Sdílené rozhraní propojovací desky: Oba řadiče se ke všem diskům připojují přes redundantní cesty SAS nebo NVMe.
• Podpora mezipaměti zálohované baterií: fyzické a elektrické přizpůsobení pro zálohování mezipaměti BBU nebo superkondenzátoru.
• Spolehlivost: Typická akceptace IPC třídy 3; vysoce spolehlivé zdroje pro kondenzátory, konektory a další komponenty.

Základní desky pro škálovatelné úložné uzly (distribuované úložiště)

• Architektura: Základní deska serveru hostující softwarový stack pro úložiště (Ceph, MinIO, Lustre, GlusterFS, vlastní hyperscaler stack) s připojeným lokálním NVMe a síťovým rozhraním s vysokou šířkou pásma.
• Možnosti procesoru: jednopaticové nebo dvoupaticové procesory Xeon, EPYC, ARM HPC.
• Počet vrstev: 12–20 vrstev.
• Síťové rozhraní: 100G nebo 200G síťová karta pro úložný provoz; některé návrhy hyperscalerů zahrnují 400G.
• NVMe disky: integrované disky M.2 a přední sloty U.2 nebo EDSFF.
• Běžné nasazení: hyperškálovací hromadné objektové úložiště, podnikové softwarově definované úložiště, backendy pro úložiště blobů ve veřejném cloudu.

JBOF (just-a-bunch-of-flash) a husté NVMe servery

• Architektura: Vysokohustotní NVMe skříně s minimálními lokálními výpočetními náklady; cíl NVMe-oF pro externí připojené řadiče.
• Počet disků: 24, 36, 60 nebo dokonce 90+ disků NVMe na šasi.
• Role na základní desce: Přepínač a správa NVMe; řadič vytažený z JBOF.
• Síť: Rozhraní 100/200/400G Ethernet nebo InfiniBand NVMe-oF.
• Složitost desek plošných spojů: Propojovací deska (backplane) je nejsložitější deskou plošných spojů v systému; základní deska je relativně jednoduchá.

Výroba základních desek JBOD (just-a-bunch-of-disks)

• Základní deska expandéru SAS: obvykle 6–10 vrstev s rozšiřujícím čipem SAS (řada Broadcom SAS3xxx) a konektory SAS k externímu hostiteli (hostitelům).
• Podpora pozic pro mechaniky: 24, 60 nebo 90 pozic pro jednotky 3.5″ nebo 2.5″ v šasi 4U nebo 5U.
• Správa napájení a chlazení: distribuované chlazení a monitorování napájení v celém šasi.

3. Výroba základní desky NVMe — Gen4, Gen5, U.2/U.3/EDSFF

Návrh a výroba desek plošných spojů pro NVMe je jednou z nejnáročnějších oblastí hardwaru úložných serverů. Hustota disků, spolehlivost výměny za provozu a vysokorychlostní signalizace – to vše se sbíhá na základní desce.

Výroba základní desky PCIe Gen5 NVMe

• Rychlost signalizace: 32 GT/s na jízdní pruh; 4pruhové disky jsou standardem, 8pruhové u podnikových disků.
• Diferenciální impedance: 85Ω ±5% na kritických stopách.
• Délka stopy: Vodiče na propojovací desce od konektoru disku k hostiteli/přepínači jsou obvykle dlouhé 2–8 palců; omezený rozpočet na ztráty při Nyquistově frekvenci 16 GHz.
• Materiál: I-Tera MT40 je přijatelný pro kratší kanály Gen5; Tachyon 100G se doporučuje pro propojovací desky s vysokým počtem portů nebo dlouhými trasami.
• Zpětné vrtání: povinné na signálních průchodech Gen5; zadní vrták do ≤8 mil zbytkového pahýlu.
• Počet vrstev: 12–20 vrstev v závislosti na hustotě disku.

Výroba základní desky PCIe Gen4 NVMe

• Rychlost signalizace: 16 GT/s na jízdní pruh.
• Diferenciální impedance: Standardně 85Ω ±10 %.
• Materiál: FR408HR nebo I-Tera MT40 v závislosti na délce a hustotě stopy.
• Zpětné vrtání: doporučeno, ale přijatelnější je uvolněnější tolerance než u Gen5.
• Počet vrstev: Typicky 10–16 vrstev.

Konstrukce základní desky U.2 a U.3

• Konektor SFF-8639: Konektor U.2/U.3 podporuje SAS, SATA a NVMe ve stejném provedení.
• Tvar disku: 2.5″ × 15 mm nebo tloušťka 7 mm; standardní rozměry serverových pozic.
• Běžné konfigurace: 12pozicové 2U servery, 24pozicové 2U servery, 36pozicové 4U servery.
• Integrace konektoru pro výměnu za provozu: Přesné polohování konektorů s tolerancí ±0.10 mm pro spolehlivé slepé spojení.

Konstrukce základní desky E1.S a E3.S EDSFF

• E1.S (dříve E1): Tvar pravítka pro mechaniky s předním vkládáním; možnosti tloušťky 5.9 mm, 9.5 mm, 15 mm, 25 mm.
• E3.S: Tvarový faktor SSD mezi U.2 a rulerem, širší přijetí v letech 2024-2025.
• Výhoda hustoty: EDSFF umožňuje vyšší počet disků na šasi než U.2.
• Úvahy o propojovací desce: rozteč konektorů disku a montážní šrouby, uspořádání propojovací desky disku; standardizované specifikace SFF.
• Ovladače hlasitosti: návrhy hyperškálovacích systémů (EDSFF byl silně ovlivněn požadavky na hyperškálování) se nyní rozšiřují i ​​na podnikové OEM produkty.

Průběh výroby základní desky s kvalitou

• Ověření polohy konektoru: Měření souřadnicovým měřicím přístrojem (CMM) na prvním výrobku potvrzující umístění konektoru dle specifikace SFF.
• Ověření impedance: Kupón TDR na panel pro stopy s řízenou impedancí.
• Testování vkládání za provozu: testování pářícím cyklu na reprezentativních vzorcích.
• Ověření proudové kapacity výkonové roviny: mikrořez potvrzující tloušťku mědi v výkonových rovinách.

4. Sestavy základních desek SAS, expandérů a hybridních šasi disků

SAS zůstává dominantním rozhraním v šasi pro hromadné a hybridní úložiště, kde náklady a spotřeba energie NVMe nejsou opodstatněné. Aktuální jsou SAS-12 (12 Gb/s) a SAS-22.5 (22.5 Gb/s, SAS-4); SAS-3 (12 Gb/s) je v produkčním prostředí všudypřítomný.

Výroba zadní desky SAS-12

• Rychlost signalizace: 12 Gb/s na port.
• Diferenciální impedance: Cíl 100Ω ±10 %.
• Materiál: FR408HR nebo 370HR pro krátké trasy propojovacích desek; I-Tera MT40 pro trasování na delší vzdálenosti.
• Podpora pohonu: SATA, SAS, SAS dual-ported, všechny podporované na stejné základní desce.
• Počet vrstev: Typicky 8–14 vrstev.

Výroba zadní desky SAS-22.5 (SAS-4)

• Rychlost signalizace: 22.5 Gb/s na port.
• Materiál: I-Tera MT40 nebo FR408HR pro delší kanály; 370HR může být přijatelný pro krátké kanály.
• Zpětné vrtání: doporučeno na kritických signálových průchodech.
• Objem: podnikové úložiště se objeví v letech 2024–2025; postupně se rozvíjí v letech 2026–2027.

Výroba rozšiřujících desek SAS

• Expanzní čipy: Broadcom SAS35x40 (40 portů), SAS35x36 (36 portů) a podobné produkty Microchip.
• Počet vrstev: 10–14 vrstev v závislosti na počtu portů a hustotě směrování.
• Aplikace: Úložné šasi s 24, 36, 60 a 90 pozicemi s jedním expandérem na zónu nebo distribuované provedení s více expandéry.
• Spolehlivost: Selhání expandéru ovlivňuje všechny připojené disky; vysoce spolehlivé zdroje kondenzátorů a konektorů.

Výroba hybridní základní desky (SAS + NVMe)

• Architektura: Některé pozice pro jednotky podporují disky SAS i NVMe prostřednictvím univerzálního konektoru SFF-8639.
• Identifikace disku: Propojovací deska a řídicí jednotka správně detekují typ disku a směrují signály.
• Hustota směrování: Oba protokoly směrované do každé vrstvy diskových slotu mají vyšší počet než u provedení s jedním protokolem.
• Výběr materiálu: Požadavky na směrování NVMe dominují výběru materiálu pro hybridní základní desky.

Externí kabelové desky SAS / mini-SAS HD

• Externí šasi JBOD: Aktivní kabeláž mini-SAS HD (SFF-8644) nebo SAS-4 pro externí skříně disků.
• Výroba kabelových desek: malé vysokofrekvenční desky s externími konektory a rozhraním s řízenou impedancí k internímu řadiči paměti.

5. Výroba nosných desek pro HBA, RAID a NVMe přepínače

Logika řadičů úložišť – adaptéry hostitelské sběrnice, řadiče RAID a přepínače NVMe fabric – je implementována na vyhrazených kartách nebo integrována do základních desek úložných serverů. Vyrábíme jak samostatné nosiče, tak i integrované základní desky.

Výroba nosné desky SAS HBA

• Běžné čipy: Broadcom MegaRAID, Adaptec SmartRAID, Microchip SmartIOC.
• Tvarový faktor: Standardní slotová karta PCIe s externími konektory mini-SAS HD.
• Počet vrstev: 8–12 vrstev.
• Materiál: FR408HR nebo 370HR.
• Objem: velkoobjemové karty dodávané napříč podnikovými úložnými produkty.

Výroba nosičů NVMe HBA / NVMe přepínačů

• Běžné čipy: Microchip PM8536 SmartIOC, přepínací struktura Broadcom NVMe, vlastní hyperscaler NVMe řadiče.
• Funkce: agregovat více disků NVMe za jedním hostitelským PCIe připojením.
• Směrování PCIe Gen4/Gen5: řízená impedance, zpětné vrtání na kritických průchodech Gen5.
• Počet vrstev: 10–14 vrstev.
• Materiál: Typický I-Tera MT40.

Výroba nosičů hardwarových RAID řadičů

• Procesory RAID-on-chip (RoC): Řada Broadcom MegaRAID 9xxx, řada Adaptec SmartRAID 3xxx.
• Vyrovnávací paměť: vyhrazená mezipaměť DDR4 na nosiči; zálohování mezipaměti přes supercap nebo BBU.
• Tvarový faktor: standardní slotová karta PCIe; některé produkty v provedení OCP NIC.
• Počet vrstev: 10–14 vrstev se smíšeným rozložením signálu.

Výroba paměťových karet OCP NIC 3.0

• Standardizovaný tvarový faktor: Nosič mezaninového rozhraní OCP NIC 3.0 hostující řadiče úložiště, adaptéry NVMe-oF nebo iniciátory struktury Fabric.
• Možnost výměny za provozu: podporuje rekonfiguraci paměťových karet za provozu za provozu.
• Objem v hyperscale návrzích: stále dominantnějším tvarovým faktorem pro hyperscalerové řadiče úložišť.

6. Sestavy desek adaptérů NVMe-oF Host & Target

Technologie NVMe over Fabrics (NVMe-oF) odděluje úložiště NVMe od hostitelského serveru, což umožňuje sdílené úložiště s výkonem blížícím se lokálnímu NVMe. Cílové adaptéry NVMe-oF (v JBOF a úložných polích) a hostitelské adaptéry NVMe-oF (ve výpočetních serverech) představují rostoucí produktovou řadu desek plošných spojů.

Výroba desek adaptéru hostitele NVMe-oF

• Funkce: adaptér na straně iniciátoru, který hostiteli prezentuje vzdálené úložiště NVMe-oF jako lokální NVMe.
• Síťové rozhraní: 25/100/200/400G Ethernet nebo InfiniBand.
• Běžné čipy: DPU NVIDIA BlueField (slouží také jako hostitel NVMe-oF s možností odlehčení), DPU Pensando, Marvell Octeon, vlastní ASIC.
• Počet vrstev: 14–18 vrstev.
• Materiál: Tachyon 100G nebo I-Tera MT40 v závislosti na rychlosti signálu a délce kanálu.

Výroba desek adaptérů pro cíl NVMe-oF

• Funkce: adaptér na straně cíle, který zpřístupňuje lokální disky NVMe jako koncové body NVMe-oF síti.
• Architektura: obvykle integrován do základní desky JBOF nebo řadiče úložného pole.
• Optimalizace výkonu: Cíl akcelerovaný pomocí ASIC nebo FPGA odlehčuje CPU.

Úvahy o RDMA přes konvergovaný Ethernet (RoCE)

• Dominance RoCE v2: RoCE v2 je předním transportním protokolem NVMe-oF v hyperscalerových nasazeních; některá podniková nasazení používají FC-NVMe nebo NVMe/TCP.
• Požadavky na síťovou kartu: Hostitelem jsou síťové karty s podporou RDMA a rychlostí 100G nebo vyšší.
• Bezztrátová ethernetová struktura: RoCE v2 vyžaduje pečlivou konfiguraci síťové struktury; úložné produkty OEM často zahrnují pokyny pro konfiguraci struktury se svými produkty NVMe-oF.

Karty FC-NVMe (Fibre Channel NVMe-oF)

• Použití: stávající prostředí Fibre Channel SAN migrující na NVMe-oF přes FC.
• HBA karty: 32G FC a 64G FC HBA s podporou starších protokolů SCSI/FCP i moderních protokolů NVMe-oF.
• Výrobní vzorce: klesající objemy jednotek oproti NVMe-oF založeným na RoCE, ale stabilní poptávka podniků.

7. Zapojení společnosti Highleap jako výrobce desek plošných spojů pro vaše úložné servery

Pro výrobce OEM úložných serverů, ODM hyperscalerů a dodavatele řadičů úložišť, kteří hodnotí partnery pro výrobu desek plošných spojů, se náš model zapojení liší podle rozsahu programu:

Programy pro základní desky úložných serverů

• Výroba prototypů: Prototyp 25-100 kusů s dodací lhůtou 7-10 pracovních dnů pro 12-18vrstvé základní desky.
• Kvalifikační vzorky: 200–1000 kusů s kompletní dokumentací ve stylu PPAP.
• Pilotní výroba: První objemy jsou sladěny s připraveností zákazníků na spuštění.
• Objemová produkce: plánované dodávky oproti průběžné prognóze; kapacita rezervovaná oproti závazné váze.

Programy pro propojovací desku

• Mechanické ověření prvního článku: Měření souřadnicovým měřicím přístrojem (CMM) potvrzující umístění konektoru dle specifikace SFF.
• Ověření elektrického prvního článku: Ověření impedance TDR na základě křivky s řízenou impedancí.
• Vzorkování spolehlivosti výměny za provozu: testování párovacího cyklu na reprezentativních pozicích pohonu.
• Plánování svazků: Požadavky na propojovací desku se často pohybují v pevném poměru k počtu pozic pro disky; plánování založené na prognóze je jednoduché.

Programy operátorů HBA, RAID a přepínačů

• Těsná koordinace DFM: Výchozím bodem je obvykle návrh od dodavatele ASIC; my se přizpůsobujeme specifickému rozvržení zákazníka.
• Standardní tvarové faktory PCIe: snižuje riziko spojené s nástroji a výrobou.
• Škálování objemu: Karty operátorů se často dodávají ve větším objemu než základní desky; prioritou je alokace kapacity.

Společnost Highleap je certifikována dle ISO 9001 a IATF 16949. Vyrábíme desky plošných spojů pro úložné servery od 4 do 24 vrstev, s možností HDI pro husté rozvětvení vyžadované kolem velkých NVMe přepínačů ASIC, řízenou impedancí do ±5 % na kritických trasách Gen5, silnou mědí do 3-4 oz pro backplany s vysokou napájecí hustotou a plnou... Povrchová úprava DPS pokrytí (ENIG, imerzní stříbro, OSP, bezolovnatý HASL). Standardní rychlá dodací lhůta pro prototypy úložných serverů je 5–8 pracovních dnů pro základní desky a 7–10 pracovních dnů pro základní desky úložných serverů.

Odešlete soubory Gerber, data vrtání, specifikaci vrstvení, cílové množství a časový harmonogram programu prostřednictvím našeho online portál s nabídkami pro 24hodinovou odezvu. V případě komplexních programů – dodávek více desek pro nové úložné platformy, AVL toků specifických pro hyperscalery, programů udržování s dlouhou životností – se náš tým pro úložiště může přímo spojit a prodiskutovat rozsah a kapacitu. Informace o cenově optimalizovaných sestavách úložných propojovacích desek, kde je dostačující signalizace Gen4/Gen3, naleznete v našich Výroba PCB FR4 schopnost.