Fabricante de PCB para servidores de almacenamiento empresarial

Highleap Electronics es un fabricante de PCB para servidores de almacenamiento destinado a fabricantes de equipos originales (OEM) de almacenamiento empresarial, fabricantes de diseño original (ODM) de hiperescaladores, proveedores de almacenamiento en la nube y constructores de sistemas de almacenamiento perimetral. Nuestro portafolio abarca placas base para servidores de almacenamiento (controlador único, controlador dual activo/activo, nodos de clúster de almacenamiento escalables), backplanes NVMe para unidades PCIe Gen4 y Gen5 de intercambio en caliente (U.2, U.3, E1.S, E3.S), backplanes SAS y expansores SAS para chasis de almacenamiento híbrido y masivo, placas portadoras HBA y portadoras de conmutadores NVMe , placas portadoras de controladores RAID , placas adaptadoras de host y destino NVMe-oF , y el conjunto completo de placas de gestión e infraestructura dentro de los chasis de almacenamiento modernos. Placas construidas según el estándar IPC-A-600 Clase 2 con aceptación Clase 3 disponible , certificadas según IATF 16949 , calificadas para AVL de OEM de almacenamiento Tier-1 , con control de cambios documentado y programas de entrega programada que admiten plataformas de almacenamiento multianuales.

Índice

1. Lo que los fabricantes de equipos originales de servidores de almacenamiento necesitan de un fabricante de PCB.
2. Configuraciones de placas base para servidores de almacenamiento: nodos de controlador único, de doble controlador y de escalabilidad horizontal.
3. Fabricación de placas base NVMe: Gen4, Gen5, U.2/U.3/EDSFF
4. Backplanes SAS, expansores y ensamblajes de chasis para unidades híbridas
5. Fabricación de placas base para conmutadores HBA, RAID y NVMe
6. Montaje de placas adaptadoras de host y destino NVMe-oF
7. Contrate a Highleap como su fabricante de placas de circuito impreso para servidores de almacenamiento.

1. Qué necesitan los fabricantes de equipos originales de servidores de almacenamiento de un fabricante de PCB.

Los programas de servidores de almacenamiento operan con modelos económicos diferentes a los de los servidores de computación. Los volúmenes suelen ser mayores por plataforma (una sola línea de productos de almacenamiento puede enviar más de 50 000 unidades al año a través de proveedores de hiperescala y grandes empresas); los ciclos de vida de los productos son más largos (es común que permanezcan en el mercado entre 5 y 7 años); y el soporte para repuestos y unidades reemplazables en campo se extiende entre 7 y 10 años después del fin de la producción. El fabricante de PCB que da soporte a un programa de almacenamiento se compromete a cumplir con estos plazos. Suministramos toda la gama de servidores de almacenamiento bajo el mismo flujo de calidad que impulsa nuestros programas de fabricación de PCB para servidores en general.

Requisitos del equipo de ingeniería

• Colaboración en el diseño de la placa base NVMe: integración de conectores de intercambio en caliente, enrutamiento de impedancia controlada Desde la bahía de la unidad hasta el controlador, vías perforadas en la parte posterior para el control del stub NVMe Gen5.
• Integración densa de unidades DFM: 24, 36, 60, incluso 90 bahías para unidades por chasis de 4U: el área de la placa de circuito impreso del panel posterior es pequeña en relación con la densidad de conectores y enrutamiento requerida.
• Revisión del diseño del expansor SAS: Los expansores con un elevado número de puertos (de 24 a 36 puertos por chip) requieren un enrutamiento cuidadoso para mantener la integridad de la señal SAS a 12/22.5 Gbps.
• Cobre grueso para la distribución de energía en chasis de almacenamiento: Más de 60 unidades consumen más de 600 W en reposo, mucho más bajo carga de trabajo sostenida; los planos de alimentación del backplane necesitan de 2 a 3 onzas de cobre en capas dedicadas dentro del PCB multicapa apilamiento.
• Documentación sobre la sustituibilidad de los materiales: Los ciclos de vida prolongados de los productos implican que se producirán eventos de fin de vida útil de los materiales; por lo tanto, es fundamental contar con rutas de sustitución documentadas.

Requisitos del equipo de adquisiciones

• Compromiso de suministro plurianual: Las plataformas de almacenamiento se envían cada 3-5 años; los repuestos se envían cada 5-7 años adicionales.
• Capacidad basada en pronósticos: La demanda de almacenamiento de los hiperescaladores puede aumentar entre 5 y 10 veces en un trimestre en una nueva plataforma; la asignación de capacidad en función de las previsiones continuas es fundamental.
• Calificación AVL en múltiples niveles: Los fabricantes de equipos originales (OEM) de almacenamiento de nivel 1, los socios ODM de hiperescaladores y los integradores de clientes finales pueden mantener listas de disponibilidad de software (AVL) separadas.
• Transparencia de costes a nivel de PCB: El material, el peso del cobre, el número de capas y la panelización influyen en el coste unitario; un análisis transparente a nivel de lista de materiales (BOM) respalda las iniciativas de reducción de costes.
• Adquisición de conectores de intercambio en caliente: Algunos programas adquieren conectores SAS o NVMe como material en consignación; el proveedor se encarga del ensamblaje sin adquirir la propiedad del material.
• Documentación de cumplimiento de EMC: Los productos de almacenamiento se someten a pruebas reglamentarias de la FCC, CE y otras; la consistencia en el diseño y la fabricación de las placas de circuito impreso garantiza que superen las pruebas en el primer intento.

Alineación del sistema de cumplimiento y calidad

• Certificación IATF 16949: Punto de referencia para proveedores de PCB de grado industrial.
• ISO 9001: Fundación del sistema de calidad universal.
• Reconocimiento UL: para productos de almacenamiento que requieren certificación de seguridad.
• Soporte de clasificación ECCN: para productos de almacenamiento sujetos a control de exportaciones destinados a mercados gubernamentales, relacionados con la defensa o de infraestructura crítica.
• Informes sobre minerales de conflicto: Cumplimiento de la Sección 1502 con la presentación de informes documentados de proveedores de nivel inferior.

2. Configuraciones de placas base para servidores de almacenamiento: nodos de controlador único, de doble controlador y de escalabilidad horizontal.

Las placas base de los servidores de almacenamiento abarcan una gama más amplia de arquitecturas que las placas base de los servidores de computación. Los patrones dominantes que construimos son:

Placas base de un solo controlador (para unidades de entrada y almacenamiento SMB)

• arquitectura: Un único zócalo de CPU (o un único SoC) con conexión directa al plano posterior de la unidad y a las interfaces de red del host.
• Opciones de CPU: Intel Atom para productos básicos; Intel Xeon-D, AMD Ryzen Embedded para productos básicos de mayor rendimiento.
• Número de capas: Normalmente entre 8 y 12 capas.
• E / S: Puertos 2-4 GbE, USB 3.x para consola de administración, ranura PCIe para expansión HBA.
• Volumen: Almacenamiento de alto volumen para pymes y usuarios avanzados; diseño de placas de circuito impreso (PCB) con costes ajustados.
• Material: 370HR o IS410 según el presupuesto; FR408HR si se requiere PCIe de mayor velocidad.

Placas base activas/activas de doble controlador (sistemas de almacenamiento empresariales)

• arquitectura: Dos controladores de almacenamiento en el mismo chasis con acceso compartido al plano posterior; conmutación por error y equilibrio de carga dentro del conjunto.
• Número de capas por controlador: Normalmente entre 12 y 18 capas.
• Enlace entre controladores: Enlace de alta velocidad entre controladores (PCIe Gen4/Gen5, NTB o personalizados) para la coherencia de la caché y la sincronización del estado de conmutación por error.
• Interfaz de placa base compartida: Ambos controladores acceden a todas las unidades a través de rutas SAS o NVMe redundantes.
• Compatibilidad con almacenamiento en caché con respaldo de batería: Instalaciones físicas y eléctricas para la unidad de respaldo de batería (BBU) o la caché de supercondensadores.
• Fiabilidad: Aprobación típica de la clase 3 de la IPC; suministro de alta fiabilidad para condensadores, conectores y otros componentes.

Placas base para nodos de almacenamiento escalables (almacenamiento distribuido)

• arquitectura: Placa base de servidor que aloja una pila de software de almacenamiento (Ceph, MinIO, Lustre, GlusterFS, pila de hiperescalador personalizada) con NVMe local conectado e interfaz de red de alto ancho de banda.
• Opciones de CPU: Procesadores Xeon, EPYC y ARM HPC de uno o dos sockets.
• Número de capas: 12-20 capas.
• Interfaz de red: Tarjeta de red de 100G o 200G para el tráfico de almacenamiento; algunos diseños de proveedores de servicios en la nube a gran escala incluyen 400G.
• Unidades NVMe: Unidades M.2 integradas, además de unidades U.2 o EDSFF en la bahía frontal.
• Implementación común: Almacenamiento masivo de objetos en hiperescaladores, almacenamiento definido por software empresarial, sistemas de almacenamiento de blobs en la nube pública.

Servidores JBOF (just-a-bunch-of-flash) y NVMe de alta densidad

• arquitectura: Carcasas NVMe de alta densidad con mínima capacidad de procesamiento local; NVMe-oF es un objetivo para controladores externos conectados.
• Número de unidades: 24, 36, 60 o incluso más de 90 unidades NVMe por chasis.
• Rol en el tablero principal: Conmutación y gestión NVMe; controlador extraído del JBOF.
• Red: Interfaz Ethernet de 100/200/400G o InfiniBand NVMe-oF.
• Complejidad de la PCB: El backplane es la placa de circuito impreso más compleja del sistema; la placa base es relativamente sencilla.

Fabricación de placas base JBOD (just-a-bunch-of-disks)

• Placa base expansora SAS: Normalmente consta de 6 a 10 capas con un chip expansor SAS (serie Broadcom SAS3xxx) y conectores SAS para uno o más hosts externos.
• Soporte para bahía de unidades: 24, 60 o 90 bahías para unidades de 3.5" o 2.5" en chasis de 4U o 5U.
• Gestión de energía y refrigeración: Refrigeración distribuida y monitorización de la energía en todo el chasis.

3. Fabricación de placas base NVMe: Gen4, Gen5, U.2/U.3/EDSFF

El diseño y la fabricación de placas de circuito impreso (PCB) para backplanes NVMe es una de las áreas más exigentes en el hardware de servidores de almacenamiento. La densidad de unidades, la fiabilidad del intercambio en caliente y la señalización de alta velocidad convergen en el backplane.

Fabricación de backplane PCIe Gen5 NVMe

• Tasa de señalización: 32 GT/s por carril; las unidades de 4 carriles son estándar, las unidades empresariales son de 8 carriles.
• Impedancia diferencial: 85Ω ±5% en trazas críticas.
• Longitud de la traza: Las pistas del plano posterior desde el conector de la unidad hasta el host/conmutador suelen tener una longitud de entre 2 y 8 pulgadas; el margen de pérdidas es ajustado a 16 GHz Nyquist.
• Material: El I-Tera MT40 es aceptable para canales Gen5 más cortos; el Tachyon 100G se recomienda para placas base con un gran número de puertos o trazas largas.
• Perforación de espalda: Obligatorio en las vías de señal Gen5; ejercicio de espalda a un muñón residual de ≤8 mil.
• Número de capas: Entre 12 y 20 capas, dependiendo de la densidad de unidades.

Fabricación de backplane PCIe Gen4 NVMe

• Tasa de señalización: 16 GT/s por carril.
• Impedancia diferencial: 85Ω ±10% estándar.
• Material: FR408HR o I-Tera MT40, según la longitud y la densidad del trazado.
• Perforación de espalda: Se recomienda, pero se acepta una tolerancia más relajada que en Gen5.
• Número de capas: Normalmente entre 10 y 16 capas.

Construcción del plano posterior U.2 y U.3

• Conector SFF-8639: El conector U.2/U.3 admite SAS, SATA y NVMe en el mismo formato.
• Factor de forma de la unidad: 2.5″ × 15 mm o 7 mm de grosor; tamaño estándar para bahías de servidores.
• Configuraciones comunes: Servidores de 12 bahías 2U, servidores de 24 bahías 2U, servidores de 36 bahías 4U.
• Integración de conectores de intercambio en caliente: Posicionamiento preciso del conector con una tolerancia de ±0.10 mm para una fiabilidad de acoplamiento a ciegas.

Construcción del plano posterior EDSFF E1.S y E3.S

• E1.S (anteriormente E1): Formato tipo regla para unidades de carga frontal; opciones de espesor de 5.9 mm, 9.5 mm, 15 mm y 25 mm.
• E3.S: Formato SSD intermedio entre U.2 y regla, con una adopción más generalizada en 2024-2025.
• Ventaja de densidad: EDSFF permite un mayor número de unidades por chasis que U.2.
• Consideraciones sobre el plano posterior: Disposición del plano posterior de la unidad, con separación entre conectores y tornillos de montaje; especificaciones SFF estandarizadas.
• Factores que influyen en el volumen: Los diseños para hiperescaladores (EDSFF estuvo fuertemente impulsado por los requisitos de los hiperescaladores) ahora se están extendiendo a los productos OEM empresariales.

flujo de calidad de fabricación del backplane

• Verificación de la posición del conector: Medición con máquina de medición por coordenadas (CMM) en la primera pieza que confirma el posicionamiento del conector según las especificaciones SFF.
• Verificación de impedancia: Cupón TDR por panel para trazas de impedancia controlada.
• Prueba de inserción en caliente: Pruebas del ciclo de apareamiento en muestras representativas.
• Verificación de la capacidad de corriente del plano de alimentación: Microsección que confirma el espesor del cobre en los planos de potencia.

4. Backplanes SAS, expansores y ensamblajes de chasis de unidades híbridas

SAS sigue siendo la interfaz dominante en chasis de almacenamiento masivo e híbrido donde el costo y el consumo de energía de NVMe no se justifican. Actualmente se utilizan SAS-12 (12 Gb/s) y SAS-22.5 (22.5 Gb/s, SAS-4); SAS-3 (12 Gb/s) es omnipresente en la producción.

Fabricación de la placa base SAS-12

• Tasa de señalización: 12 Gb/s por puerto.
• Impedancia diferencial: Objetivo de 100Ω ±10%.
• Material: FR408HR o 370HR para placas base de traza corta; I-Tera MT40 para enrutamiento de mayor distancia.
• Soporte de unidad: SATA, SAS y SAS de doble puerto son compatibles en el mismo panel posterior.
• Número de capas: Normalmente entre 8 y 14 capas.

Fabricación de la placa base SAS-22.5 (SAS-4)

• Tasa de señalización: 22.5 Gb/s por puerto.
• Material: I-Tera MT40 o FR408HR para canales más largos; 370HR puede ser aceptable para canales cortos.
• Perforación de espalda: Recomendado para vías de señal críticas.
• Volumen: El almacenamiento empresarial surgirá en 2024-2025 y se expandirá gradualmente hasta 2026-2027.

Fabricación de placas expansoras SAS

• chips expansores: Broadcom SAS35x40 (40 puertos), SAS35x36 (36 puertos) y productos similares de Microchip.
• Número de capas: Entre 10 y 14 capas, dependiendo del número de puertos y la densidad de enrutamiento.
• Aplicación: Chasis de almacenamiento de 24, 36, 60 o 90 bahías con un expansor por zona o diseños con múltiples expansores distribuidos.
• Fiabilidad: El fallo de un expansor afecta a todas las unidades conectadas; se requiere un suministro de alta fiabilidad para condensadores y conectores.

Fabricación de backplane híbrido (SAS + NVMe)

• arquitectura: Algunas bahías para unidades admiten unidades SAS y NVMe a través del conector universal SFF-8639.
• Identificación de la unidad: El panel posterior y el controlador detectan el tipo de unidad y enrutan las señales adecuadamente.
• Densidad de enrutamiento: Ambos protocolos enrutados a cada bahía manejan un número de capas mayor que los diseños de protocolo único.
• Selección del material: Los requisitos de enrutamiento NVMe son factores determinantes en la selección de materiales para placas base híbridas.

Tarjetas de cableado SAS/mini-SAS HD externas

• Chasis JBOD externo: Cableado activo mini-SAS HD (SFF-8644) o SAS-4 para gabinetes de unidades externas.
• Fabricación de tableros de cables: Pequeñas placas de alta frecuencia que incorporan conectores externos con interfaz de impedancia controlada para el controlador de almacenamiento interno.

5. Fabricación de placas base para conmutadores HBA, RAID y NVMe

La lógica del controlador de almacenamiento (adaptadores de bus host, controladores RAID y conmutadores de tejido NVMe) se implementa en tarjetas dedicadas o se integra en las placas base de los servidores de almacenamiento. Fabricamos tanto placas base independientes como diseños de placas base integradas.

Fabricación de placas base para adaptadores HBA SAS

• Chips comunes: Broadcom MegaRAID, Adaptec SmartRAID, Microchip SmartIOC.
• Factor de forma: Tarjeta con ranura PCIe estándar y conectores externos mini-SAS HD.
• Número de capas: 8-12 capas.
• Material: FR408HR o 370HR.
• Volumen: Tarjetas de alto volumen distribuidas en productos de almacenamiento empresarial.

Fabricación de portadores para adaptadores HBA/conmutadores NVMe

• Chips comunes: Microchip PM8536 SmartIOC, matriz de conmutación NVMe de Broadcom, controladores NVMe hiperescalables personalizados.
• Funciones: Agrupar varias unidades NVMe detrás de una única conexión PCIe del host.
• Enrutamiento PCIe Gen4/Gen5: Impedancia controlada, perforación posterior en vías Gen5 críticas.
• Número de capas: 10-14 capas.
• Material: I-Tera MT40 típico.

Fabricación de soportes para controladores RAID de hardware

• Procesadores RAID-on-chip (RoC): Broadcom MegaRAID serie 9xxx, Adaptec SmartRAID serie 3xxx.
• Memoria caché: Caché DDR4 dedicada en el soporte; respaldo de caché mediante supercondensador o BBU.
• Factor de forma: Tarjeta con ranura PCIe estándar; algunos productos con factor de forma OCP NIC.
• Número de capas: De 10 a 14 capas con diseño de señal mixta.

Fabricación de tarjetas de almacenamiento OCP NIC 3.0

• Factor de forma estandarizado: Controladores de almacenamiento, adaptadores NVMe-oF o iniciadores de tejido que alojan la tarjeta de red mezzanine OCP NIC 3.0.
• Capacidad de intercambio en caliente: Admite la reconfiguración en caliente de las tarjetas de almacenamiento en servidores en funcionamiento.
• Volumen en diseños a hiperescala: Se está convirtiendo cada vez más en el formato dominante para los controladores de almacenamiento de hiperescaladores.

6. Montaje de placas adaptadoras para host y destino NVMe-oF

NVMe over Fabrics (NVMe-oF) desacopla el almacenamiento NVMe del servidor host, lo que permite el almacenamiento compartido con un rendimiento casi idéntico al de NVMe local. Los adaptadores de destino NVMe-oF (en JBOF y matrices de almacenamiento) y los adaptadores de host NVMe-oF (en servidores de computación) constituyen una línea de productos PCB en constante crecimiento.

Fabricación de placas adaptadoras de host NVMe-oF

• Funciones: Adaptador del lado del iniciador que presenta el almacenamiento NVMe-oF remoto como NVMe local al host.
• Interfaz de red: Ethernet de 25/100/200/400 Gbps o InfiniBand.
• Chips comunes: DPU NVIDIA BlueField (que también funcionan como host NVMe-oF con descarga de procesamiento), DPU Pensando, Marvell Octeon, ASIC personalizados.
• Número de capas: 14-18 capas.
• Material: Tachyon 100G o I-Tera MT40, dependiendo de la velocidad de señalización y la longitud del canal.

Fabricación de placas adaptadoras para NVMe-oF

• Funciones: Adaptador del lado del destino que expone las unidades NVMe locales como puntos finales NVMe-oF a la red.
• arquitectura: Normalmente se integra en la placa base JBOF o en el controlador de la matriz de almacenamiento.
• Optimización del rendimiento: Los sistemas acelerados mediante ASIC o FPGA liberan a la CPU de la carga de trabajo.

Consideraciones sobre RDMA sobre Ethernet convergente (RoCE)

• Dominio de RoCE v2: RoCE v2 es el protocolo de transporte NVMe-oF líder en implementaciones de hiperescaladores; algunas implementaciones empresariales utilizan FC-NVMe o NVMe/TCP.
• Requisitos de la tarjeta de red: El sistema anfitrión requiere tarjetas de red compatibles con RDMA de 100G o superior.
• Tejido Ethernet sin pérdidas: RoCE v2 requiere una configuración cuidadosa de la estructura de red; los productos de almacenamiento de los fabricantes de equipos originales (OEM) suelen incluir instrucciones de configuración de la estructura con sus productos NVMe-oF.

Tarjetas FC-NVMe (Fibre Channel NVMe-oF)

• Caso de uso: Migración de entornos SAN Fibre Channel existentes a NVMe-oF sobre FC.
• Tarjetas HBA: Adaptadores HBA de 32G FC y 64G FC compatibles con los protocolos SCSI/FCP tradicionales y NVMe-oF modernos.
• Patrones de producción: Disminución del volumen de unidades vendidas en comparación con NVMe-oF basado en RoCE, pero demanda empresarial estable.

7. Contratar a Highleap como fabricante de placas de circuito impreso para servidores de almacenamiento.

Para los fabricantes de equipos originales (OEM) de servidores de almacenamiento, los fabricantes de diseño original (ODM) de hiperescaladores y los proveedores de controladores de almacenamiento que evalúan socios de fabricación de PCB, nuestro modelo de colaboración varía según el alcance del programa:

Programas para la placa base del servidor de almacenamiento

• Construcciones de prototipos: Prototipos de 25 a 100 piezas con un plazo de entrega de 7 a 10 días laborables para placas base de 12 a 18 capas.
• Muestras de calificación: Entre 200 y 1000 piezas con documentación completa al estilo PPAP.
• Producción piloto: Las primeras series de producción se realizaron en consonancia con la preparación para el lanzamiento al cliente.
• Producción en volumen: Entregas programadas en función de la previsión continua; capacidad reservada en función del compromiso.

Programas de placa base

• Verificación mecánica del primer artículo: Medición con máquina de medición por coordenadas (CMM) que confirma el posicionamiento del conector según las especificaciones SFF.
• Verificación eléctrica del primer artículo: Verificación de impedancia TDR por traza de impedancia controlada.
• Muestreo de confiabilidad de intercambio en caliente: Pruebas de ciclo de acoplamiento en posiciones de accionamiento representativas.
• Programación de volumen: La demanda de placas base suele mantenerse en una proporción fija para determinar el número de bahías; la planificación basada en pronósticos es sencilla.

Programas de operadores de HBA, RAID y conmutadores

• Coordinación estricta de DFM: El diseño de referencia del proveedor de ASIC suele ser el punto de partida; nosotros lo adaptamos al diseño específico del cliente.
• Factores de forma PCIe estándar: Reduce el riesgo de herramientas y fabricación.
• Escalado de volumen: Las tarjetas de transporte suelen enviarse en mayor volumen que las placas base; se prioriza la asignación de capacidad.

Highleap cuenta con las certificaciones ISO 9001 e IATF 16949. Fabricamos placas de circuito impreso (PCB) para servidores de almacenamiento de 4 a 24 capas, con capacidad HDI para la densa distribución de pines requerida alrededor de los ASIC de conmutación NVMe de gran tamaño, impedancia controlada de ±5 % en pistas críticas Gen5, cobre de alta densidad (3-4 oz) para backplanes de alta potencia y cobertura completa del acabado superficial de la PCB (ENIG, plata de inmersión, OSP, HASL sin plomo). El plazo de entrega estándar para prototipos de servidores de almacenamiento es de 5 a 8 días hábiles para backplanes y de 7 a 10 días hábiles para placas base de servidores de almacenamiento.

Envíe los archivos Gerber, los datos de perforación, la especificación de apilamiento, las cantidades objetivo y el cronograma del programa a través de nuestro portal de cotizaciones en línea para obtener una respuesta en 24 horas. Para programas complejos (suministro de múltiples familias de placas para nuevas plataformas de almacenamiento, flujos AVL específicos para hiperescaladores, programas de mantenimiento de ciclo de vida largo), nuestro equipo de almacenamiento puede colaborar directamente para analizar el alcance y la capacidad. Para la fabricación de backplanes de almacenamiento optimizados en costos donde la señalización Gen4/Gen3 es suficiente, consulte nuestra capacidad de fabricación de PCB FR4.