NAS-Server-Leiterplattenfertigungsdienstleistungen

3. Leiterplattenfertigung für NAS-Geräte für KMU und Büros

NAS-Geräte für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) vereinen die Vorteile von Consumer-Preisen mit den Funktionen für Unternehmen. Sie eignen sich für Arbeitsgruppen von 10 bis 100 Benutzern in Büroumgebungen und bieten neben dem primären Dateidienst häufig auch Hybrid-Cloud-Integration, Backup-Appliance-Integration und NVR-Funktionen für die Videoüberwachung.

x86 SMB NAS-Controller-Fertigung

• CPU-Optionen: Intel Atom C-Serie, Intel Xeon-D, AMD Ryzen Embedded.
• Erinnerung: DDR4-DIMM-Steckplätze; typischerweise 16-64 GB Kapazität.
• Laufwerksschnittstelle: 8-12 SATA-Anschlüsse über PCH oder SAS HBA; einige unterstützen SAS Dual-Port Enterprise-Laufwerke.
• Netzwerk: 2× 2.5GbE oder 1× 10GbE Standard; 10GbE+25GbE bei höherwertigen KMU.
• Schichtanzahl: 8-12 Schichten.
• Material: 370HR oder FR408HR; die Wahl hängt vom PCIe Gen4- bzw. Gen3-Design ab.

1U- und 2U-Rackmount-NAS für kleine und mittlere Unternehmen

• 1U NAS: 4-Bay-3.5″- oder 8-Bay-2.5″-Laufwerkskonfigurationen mit flachen Einbautiefen für Büroverteilerschränke.
• 2U NAS: 8/12-Bay-Konfigurationen mit 3.5"-Laufwerken; Standardtiefe für den Einsatz in IT-Racks.
• Layout der Hauptplatine: eingeschränkt durch die Montageposition der Laufwerksrückwandplatine und die Platzierung des Netzteils.
• Kühlung: redundante oder N+1 Lüfter; Leiterplatte mit Lüftersteuerung und Drehzahlmesserüberwachung.

Büroturm SMB NAS

• Formfaktor: Größeres Desktop-Gehäuse mit 8-16 Laufwerksschächten.
• Betriebsumgebung: Auf dem Büroboden oder unter dem Schreibtisch; geringerer Geräuschbedarf als bei Rackmontage.
• Volumen: moderat; das Gesamtvolumen der SMB-Tower-NAS-Einheiten ist geringer als bei Rackmount-Systemen.

Überwachung NVR-integriertes NAS

• Anwendungsfall: Dateispeicherung plus integrierte Videoaufzeichnung von IP-Kameras (oft 16-64 Kanäle).
• PCB-Erweiterungen: PoE PSE für die Stromversorgung der Kameras (wenn die Kameras direkt angeschlossen sind), Unterstützung für hardwarebasierte Videodekodierungsbeschleunigung, dedizierte Videospeicherplanung.
• Netzwerk: Bei einigen Ausführungen ist der Kamera-Netzwerkanschluss vom Hauptdatennetzwerk getrennt.

Herstellung von Backup-Geräten (NAS)

• Deduplizierungs-/Kompressionsbeschleunigung: Einige auf Datensicherung ausgerichtete NAS-Systeme verfügen über FPGA- oder ASIC-Beschleunigung für die Inline-Deduplizierung.
• Cloud-Integration: In der Regel nichts Besonderes auf der Leiterplatte; softwaregesteuert.
• Anschluss an die Tonbandbibliothek: Einige größere Backup-Appliances lassen sich über SAS HBA-Erweiterung mit LTO-Bandbibliotheken integrieren.

4. Leiterplattenfertigung für Enterprise-NAS-Systeme der Filer-Klasse

Enterprise-NAS-Systeme der Filer-Klasse – wie die NetApp FAS-Serie, Dell PowerStore (NAS-Konfigurationen), HPE Nimble (NAS-Varianten), Pure Storage FlashArray mit NAS-Protokollen und kundenspezifische OEM-Filer – bilden eine eigene Produktkategorie. Sie sind für eine Lebensdauer von 7–10 Jahren unter kontinuierlicher Hochlast ausgelegt, unterstützen Petabytes an Daten und verfügen über Dual-Controller-Architekturen (aktiv/aktiv) sowie Netzwerkschnittstellen der Enterprise-Klasse.

Fertigung von Dual-Controller-Filer-Mainboards

• Die Architektur: zwei vollständige Controller im selben Chassis mit gemeinsamem Backplane-Zugriff; Failover und Load-Balancing innerhalb des Arrays.
• Anzahl der Schichten pro Controller: 14-20 Schichten.
• Verbindung zwischen den Controllern: PCIe Gen4/Gen5 NTB (nicht-transparente Brücke) oder proprietäres Fabric für Cache-Mirroring und Failover-Zustand.
• Gemeinsame Backplane: Beide Controller erreichen alle Laufwerke über redundante SAS- oder NVMe-Pfade.
• Cache-Backup: NVDIMM, BBU oder superkondensatorgestützter DRAM zur Cache-Erhaltung bei Stromausfall.
• IPC Klasse 3: Akzeptanzstandard für Enterprise-File-Controller.

Enterprise-CPU- und Speichersubsystem

• ZENTRALPROZESSOR: Dual-Socket-Xeon-Scalable- oder EPYC-Prozessoren; typischerweise Mittelklasse-SKUs mit ausgewogener Kernanzahl und Speicherkanälen.
• Erinnerung: 256 GB bis 2 TB pro Controller; ECC DDR5; einige Produkte verwenden NVDIMM-N für geschützten Cache.
• PCIe Gen5-Steckplätze: für Netzwerkkarten mit hoher Bandbreite, NVMe-Laufwerkserweiterung und SAS-HBA.
• Anzahl der Schichten pro Controller: 14–20 Lagen auf Dual-Socket-Enterprise-NAS-Mainboards, die auf unserer Technologie basieren. mehrschichtige Leiterplatte Linie.

Hot-Swap-Controllerpaar-Design

• Servicefreundliche Architektur: Der ausgefallene Controller kann ausgetauscht werden, während der Partner-Controller weiterhin Daten liefert.
• Hot-Swap-Anschluss: Präzisions-Blindsteckverbinder zur Verbindung der Controller-Leiterplatte mit der Rückwandplatine.
• Einspeiseimpedanz des Steckverbinders: Impedanzkontrollierte Einspeisungen für Hochgeschwindigkeitssignale, die die Hot-Swap-Schnittstelle passieren.
• Leistungssequenzierung: Der Hot-Swap-Controller-IC steuert die Ein- und Ausschaltsequenz für ein sicheres Einsetzen/Entfernen.

Enterprise-NAS-spezifische PCB-Funktionen

• Integration des batteriegepufferten Cache (BBU): Steckverbinder und Ladereglerschaltung für Lithium-Ionen-Akkus.
• NVDIMM-N-Unterstützung: Unterstützt durch Superkondensatoren und SLC-NAND für geschützten Cache; spezifische Signalführung zum Schutz vor Stromausfall.
• Management außerhalb des regulären Bandes: Dedizierter Ethernet-Anschluss für den Serviceprozessor; vom Datennetzwerk getrennt.
• Clusterverbindung: für Scale-Out-Filer-Architekturen (NetApp Cluster Mode usw.), Cluster-Netzwerkports mit hoher Bandbreite.

Hyperscaler-NAS-Gerät für Kaltlagerung

Ein wachsender Anwendungsbereich für Leiterplatten sind kundenspezifische NAS-Systeme, die von ODM-Partnern von Hyperscalern für interne Datenspeicher entwickelt werden. Diese softwaredefinierten NAS-Systeme laufen auf Standardhardware mit sehr hoher Laufwerksdichte (60–90 Einschübe pro Gehäuse), geringem CPU-Bedarf und 100-GbE-Netzwerkschnittstellen. Die Leiterplatten dieser Systeme weisen typischerweise eine mittlere Komplexität auf (12–16 Lagen auf dem Mainboard, 8–12 Lagen auf der Backplane), werden aber in großen Stückzahlen von Hyperscalern unter starkem Kostendruck ausgeliefert. Die AVL-Qualifizierung für diese Programme erfolgt nach Hyperscaler-spezifischen Verfahren und nicht nach den OEM-Richtlinien für Unternehmen.

5. Fertigung von Laufwerks-Backplanes – SATA, M.2 NVMe, U.2, EDSFF

NAS-Systeme decken das gesamte Spektrum an Laufwerksschnittstellen ab, von kostengünstigem SATA bis hin zu leistungsoptimiertem NVMe. Die Fertigung der Backplane-Leiterplatten variiert erheblich je nach Laufwerksschnittstelle und Anzahl der Laufwerksschächte.

SATA-Backplane-Fertigung (NAS für Endverbraucher/KMU)

• Laufwerksschnittstelle: SATA III (6 Gbit/s) pro Schacht.
• Routing: Standard FR4 akzeptabel; kontrollierte Impedanz ±10% bei Differenzialpaaren.
• Schichtanzahl: 4-6 Lagen, abhängig von der Anzahl der Einschübe und der Stromführung.
• Hot-Swap-Anschluss: Standard-SATA-Hot-Swap-Anschluss (in vielen Ausführungen universell als SAS/SATA bezeichnet).
• Stromversorgung: 5V- und 12V-Schienen; Stromkapazität ausgelegt für die volle Belegung der Ladeschächte beim Anfahren.
• LED-Steuerung: Aktivitäts- und Fehler-LEDs pro Schacht; multiplexierte oder dedizierte GPIO-Steuerung.

SAS-Backplane für NAS für kleine und mittlere Unternehmen sowie Großunternehmen

• SAS-12 (12 Gbit/s): Dominant bei Enterprise-NAS-Systemen mit SAS-HDDs und SAS-SSDs.
• SAS Dual-Port: für redundanten Controller-Zugriff; Backplane-Routings für zwei SAS-Lanes pro Einschub.
• Schichtanzahl: 8-12 Schichten, abhängig von der Anzahl der Einschübe und der Komplexität des Routings.
• SAS-Expander-Integration: für Backplanes mit mehr Einschüben als SAS-Leitungen für Direktcontroller; Expander-Chip auf Backplane-Aggregaten.

U.2/U.3 NVMe-Backplane-Fertigung

• PCIe Gen4 NVMe: 16 GT/s pro Fahrspur; 4-spurige Fahrbahnen sind Standard.
• PCIe Gen5 NVMe: 32 GT/s pro Spur; Einführung in Enterprise-NAS in den Jahren 2024-2025.
• Schichtanzahl: 10-16 Lagen, abhängig von der Anzahl der Einschübe und den Anforderungen an das Gen5-Routing.
• Material: I-Tera MT40 für Gen5; FR408HR für Gen4; 370HR für kurze Kanäle.
• Rückbohrung: obligatorisch bei Gen5-Signaldurchkontaktierungen.

M.2 NVMe Cache-Backplane (Consumer/Prosumer NAS)

• Anwendungsfall: 1-4 M.2 NVMe-Laufwerke, die als Cache-Beschleunigung für den SATA-Speicherpool dienen.
• Formfaktor: kleine Tochterplatine oder in die Hauptcontroller-Leiterplatte integriert.
• PCIe-Routing: Gen3 oder Gen4 je nach Plattform-CPU; Impedanz ±10%.
• Thermal: M.2 NVMe-Laufwerke erzeugen Wärme; die Rückwandplatine verfügt häufig über Befestigungsmöglichkeiten für einen Wärmeverteiler.

E1.S / E3.S EDSFF-Backplane (hochdichtes Enterprise-NAS)

• Neue Bauform: Wird zunehmend in Hyperscalern und Enterprise-NAS für höhere Laufwerksdichten eingesetzt.
• E1.S-Dickenoptionen: 5.9 mm, 9.5 mm, 15 mm, 25 mm.
• Routingdichte: höher als U.2 aufgrund des geringeren Abschlagwinkels.
• Schichtanzahl: 12 bis 18 Schichten, abhängig von der Dichte.

Fertigung von 24- und 36-Bay-Backplanes

• Gängige NAS-Gehäuse für Unternehmen: Konfigurationen mit 24 Einschüben im 4U-Format und 36 Einschüben im 4U-Format dominieren den Markt für Enterprise-NAS-Systeme.
• Größe der Rückwandebene: ungefähr 280 × 340 mm für eine 24-fach 3.5″-Rückwandplatine.
• Machtverteilung: 12-V- und 5-V-Schienen, ausgelegt für die gesamte Belegung; dicke Kupfer-Stromversorgungsebenen.
• Expander-Platzierung: SAS-Expanderchips wurden für eine gleichmäßige Routenführung über die Laufwerksschächte hinweg platziert.

6. Netzwerkschnittstellenintegration – 2.5 Gbit/s, 10 Gbit/s, 25 Gbit/s, 100 Gbit/s

Die Leistung von NAS-Systemen wird zunehmend durch die Netzwerkbandbreite begrenzt. Das PCB-Design für die Integration von Netzwerkschnittstellen reicht von 1-GbE-Chip-on-Board bis hin zu 100-GbE-OSFP-Hostplatinen auf Enterprise-Filern.

Chip-on-Board-Integration für 1GbE und 2.5GbE

• Häufige PHYs: Intel I210/I225/I226 (2.5GbE), Realtek RTL8125/RTL8126, Marvell AQR/AQC.
• Layout: Direkt in Mainboards von Consumer- und SMB-NAS-Systemen integriert.
• Magnetik: diskrete Magnetmodule oder RJ45-Steckverbinder mit integrierten Magneten.
• Auswirkungen der Lagenanzahl: minimal; standardmäßiges 2-lagiges differentielles Paar-Routing.

10GbE-Integration

• 10GBASE-T: Häufig bei NAS-Systemen für kleine und mittlere Unternehmen sowie für ambitionierte Hobbyanwender; PHYs von Marvell (AQrate), Broadcom, Intel; erheblicher Leistungs- und Wärmebedarf.
• 10GBASE-SR/LR: SFP+ Cage-Schnittstelle; üblich bei Enterprise-NAS-Systemen für Glasfaserverbindungen.
• Layoutüberlegungen: 10GBASE-T PHY erzeugt erhebliche Wärme; thermische Durchkontaktierungen und Wärmeverteiler sind erforderlich.
• Material: 370HR sind für typische 10GbE-Routingdistanzen akzeptabel.

25GbE-Integration

• SFP28-Formfaktor: 25GBASE-SR- oder 25GBASE-CR-(DAC)-Konnektivität.
• PHY ICs: integriert in NIC-Chips (Mellanox/NVIDIA ConnectX-4 Lx, Intel E810, Broadcom).
• Signalisierung: 25.78 Gbit/s NRZ; FR408HR oder I-Tera MT40 je nach Leiterbahnlänge.
• Anwendungsfall: Enterprise-NAS, wo 10GbE nicht mehr ausreicht.

100GbE-Integration auf Enterprise-NAS

• QSFP28-Formfaktor: 4×25G elektrische Schnittstelle zum Modul.
• NIC-Anbieter: typischerweise über eine PCIe-Trägerkarte (Mellanox/NVIDIA ConnectX-5/6, Intel E810).
• OCP NIC 3.0: zunehmend der Formfaktor für Hyperscaler-NAS-Systeme.
• Leiterplattenmaterial: Je nach Kanallänge entweder I-Tera MT40 oder Tachyon 100G.

Herstellung von Multiport-NIC-Trägern

• Dual-Port 10/25GbE-Netzwerkkarten: Standard-PCIe-Gen4-Träger.
• Dual-Port 100GbE-Netzwerkkarten: PCIe Gen4 ×16-Karten.
• Quad-Port 25GbE NICs: Üblicherweise bei Enterprise-NAS-Systemen für Client- und Speichernetzwerke kombiniert.
• Anschlüsse an der Vorderseite: Bei einigen NAS-Systemen befinden sich die Netzwerkanschlüsse an der Vorderseite des Gehäuses; Kabelbäume und Blendenplatinen werden benötigt.

7. Serienproduktion, Kostensenkung und Lieferkettendisziplin für NAS-OEMs

Hersteller von NAS-Geräten arbeiten mit anderen Beschaffungsrhythmen als Hersteller von Servern oder Speichersystemen für Unternehmen. Insbesondere Konsumgüter unterliegen saisonalen Schwankungen, den Lagerbeständen im Einzelhandel und dem Druck, die Kosten jährlich deutlich zu senken.

Produktionsplanung für Consumer-NAS

• Saisonale Muster: Hoher Einzelhandelskonsum im vierten Quartal; Nachfrageprognose 3-6 Monate im Voraus.
• Prognosevariabilität: Die Verbrauchernachfrage ist schwieriger vorherzusagen als die Unternehmensnachfrage; die Flexibilität der Lieferanten ist von großem Wert.
• Ökonomische Aspekte der Losgröße: Größere Losgrößen senken die Stückkosten; OEMs gleichen Lagerhaltungskosten und Stückkosten aus.
• Jährliche Kostensenkungserwartungen: Eine Kostenreduzierung von 3-7 % im Vergleich zum Vorjahr ist typisch; die Einbindung der Lieferanten in Kosteninitiativen wird erwartet.

SMB NAS-Produktionsmuster

• Stetigere Nachfrage: Weniger saisonabhängig als bei Konsumenten; die Vertriebskanalmuster bestimmen die Produktionsplanung.
• Mittlere Lautstärken: 10,000 bis 50,000 Einheiten pro Jahr und Modell bei den Top-Produkten für kleine und mittlere Unternehmen.
• Wert des Pufferbestands: SMB-NAS-OEMs profitieren von Pufferbestandsprogrammen in der Leiterplattenfabrik, um Nachfrageschwankungen ohne vollständige Lagerbindung zu bewältigen.

Produktionsmuster für Enterprise-NAS

• Projektbezogene Nachfrage: Große NAS-Aufträge für Unternehmen treiben gezielte Entwicklungskampagnen voran.
• Langfristiger Prognosehorizont: Eine Planbarkeit von 12-18 Monaten ist typisch; dies ermöglicht eine prognosebasierte Kapazitätsreservierung.
• Hochwertigere Investition: Umweltqualifizierung, beschleunigte Lebensdauertests, formelle Kundenabnahme – allesamt durch den Stückwert gerechtfertigt.

Kostensenkungspotenziale bei der NAS-Leiterplattenfertigung

• Reduzierung der Lagenanzahl: Durch die Vereinfachung des Routings mittels verbesserter Lagenplanung kann ein Lagenpaar eingespart werden; die Leiterplattenkosten sinken um 15-20%.
• Materialsubstitution: Der Wechsel von 370HR zu IS410, sofern die thermischen Anforderungen dies zulassen, spart 5-10%.
• Optimierung der Oberflächenbeschaffenheit: OSP gegenüber ENIG spart 10-15%, sofern es mit dem Montageprozess kompatibel ist.
• Verbesserung der Panelnutzung: Durch Designänderungen, die eine bessere Anordnung der Arrays ermöglichen, wird der Paneelertrag verbessert.
• Werkzeugkonsolidierung: Die gemeinsame Nutzung von Werkzeugen durch verschiedene Mitglieder der Produktfamilie reduziert die NRE-Amortisation pro Einheit.

Langfristige NAS-Aufrechterhaltung

NAS-Produkte bleiben oft 3–5 Jahre in Produktion und deutlich länger im Einsatz. Die Ersatzteilproduktion läuft in der Regel 5–7 Jahre nach Produktionsende weiter. Wir unterstützen dies durch dokumentierte Materialaustauschmöglichkeiten, archivierte Werkzeug- und Prozessaufzeichnungen sowie die Aufbewahrung aller Konstruktions- und Qualitätsdaten für mehr als 7 Jahre. Für unternehmensweite NAS-Programme mit formalen Nutzungsdauerverpflichtungen stehen spezielle Ersatzteillagerprogramme zur Verfügung.

8. Highleap auf Ihrem NAS-Geräteprogramm aktivieren

Für OEMs und ODM-Partner von NAS-Geräten, die Leiterplattenhersteller als Partner evaluieren, variiert unser Kooperationsmodell erheblich je nach NAS-Produktkategorie:

NAS-Engagement für Verbraucher/Prosumer

• Kostenorientierter Vorschlag: aggressive Plattennutzung, optimierter Plattenaufbau, kostengerechte Oberflächenveredelung.
• Prototypen-Turnaround: 5-7 Werktage für 4-6-lagige Consumer-NAS-Controller-Mainboards.
• Serienproduktion: Regelmäßige monatliche Lieferungen mit anpassbaren Lieferprognosen.
• Kostensenkende Zusammenarbeit: Jährliche Workshops zur Kostensenkung, um Verbesserungspotenziale in der Fertigung zu identifizieren.

SMB NAS-Engagement

• Gleichgewicht zwischen Qualität und Kosten: 370HR-Materialgrundlage; IPC-Klasse-2-Abnahmestandard.
• Prototypen-Turnaround: 7-10 Werktage für 8-12-lagige SMB-NAS-Mainboards.
• Unterstützung für Pufferbestände: Fertiglagerpufferprogramme sind wertvoll für KMU-OEMs mit schwankender Nachfrage.
• Mehrplatinenfamilie: Hauptplatine, Backplane und NIC-Träger werden unter einheitlicher Änderungskontrolle koordiniert.

Enterprise NAS-Einbindung

• Vollständiger AVL-Qualifizierungsablauf: Standortprüfung, Musterbau, Umweltqualifizierung, Kundenabnahme.
• IPC-Klasse-3-Abnahme: Standard für Enterprise-Filecontroller-Karten.
• Vollständige Qualitätsdokumentation: Konformitätsbescheinigung, Werkszertifikat, elektrische Prüfung, Impedanz, Mikroschnitt, AOI pro Lieferung.
• Langfristige Erhaltung: 7-10 Jahre Produktionsverpflichtung für Ersatzteile mit dokumentiertem EOL-Management.
• Kapazitätsreservierung: Feste Kapazitätszuweisung im Vergleich zur rollierenden Prognose für Produktionsaufbauten.

Highleap ist nach ISO 9001 und IATF 16949 zertifiziert. Wir fertigen NAS-Leiterplatten von 2 Lagen (einfache Backplanes) bis 20 Lagen (Mainboards für Enterprise-Filer mit Dual-Controller) mit HDI-Funktionalität für kompakte Prosumer-NAS-Controller, kontrollierter Impedanz für schnelle NVMe- und Netzwerkschnittstellen sowie einer breiten Palette an Oberflächenveredelungsoptionen (ENIG, Immersionssilber, OSP, bleifreies HASL), abgestimmt auf die jeweiligen Kosten- und Zuverlässigkeitsanforderungen.

Über unser Online-Angebotsportal können Sie Gerber-Dateien, Bohrdaten, Stackup-Spezifikationen, Zielmengen und den Zeitplan Ihres Projekts einreichen. Sie erhalten innerhalb von 24 Stunden eine Antwort mit DFM-Feedback, Materialempfehlungen und Preisinformationen. Für komplexe NAS-Projekte – wie die Lieferung mehrerer Boardfamilien, Hyperscaler-ODM-NAS-Systeme für Kaltspeicher oder Dual-Controller-Systeme für Enterprise-Filer – steht Ihnen unser NAS-Appliance-Team direkt zur Verfügung. Für kundenspezifische NAS-Boards außerhalb der Standard-Formfaktoren bieten wir Ihnen die Möglichkeit der Leiterplattenfertigung . Wir fertigen maßgeschneiderte Mainboards für Consumer-, KMU- und Enterprise-NAS-Projekte.