Servizi di fabbricazione di PCB per server NAS

3. Realizzazione di PCB per dispositivi NAS per PMI e uffici

I dispositivi NAS per PMI rappresentano un ponte tra i prezzi dei prodotti consumer e le funzionalità di livello enterprise. Sono pensati per gruppi di lavoro da 10 a 100 utenti in ambienti d'ufficio, spesso con integrazione cloud ibrida, integrazione con dispositivi di backup e funzionalità NVR di videosorveglianza, oltre al servizio di file principale.

Realizzazione di controller NAS SMB x86

• Opzioni della CPU: Intel Atom serie C, Intel Xeon-D, AMD Ryzen Embedded.
• Memoria: Slot DIMM DDR4; in genere con capacità da 16 a 64 GB.
• Interfaccia dell'unità: Da 8 a 12 porte SATA tramite PCH o HBA SAS; alcuni supportano unità SAS a doppia porta per applicazioni enterprise.
• Network: 2 porte 2.5GbE o 1 porta 10GbE standard; 10GbE+25GbE per le PMI di fascia alta.
• Conteggio strati: 8-12 strati.
• Materiale: 370HR o FR408HR; la scelta dipende dal design PCIe Gen4 o Gen3.

NAS per PMI montabili su rack da 1U e 2U

• NAS 1U: Configurazioni con 4 alloggiamenti da 3.5" o 8 alloggiamenti da 2.5", con opzioni a profondità ridotta per armadi di cablaggio per ufficio.
• NAS 2U: Configurazioni a 8/12 alloggiamenti da 3.5"; profondità standard per l'installazione in rack IT.
• Disposizione della scheda madre: limitato dalla posizione di montaggio del backplane dell'unità e dal posizionamento dell'alimentatore.
• Raffreddamento: Ventole ridondanti o N+1; la scheda PCB ospita il controller della ventola e il monitoraggio del tachimetro.

Torre per uffici, PMI, NAS

• Fattore di forma: Chassis desktop di grandi dimensioni con capacità da 8 a 16 alloggiamenti.
• Ambiente operativo: Pavimento in ufficio o sotto la scrivania; requisiti di rumorosità inferiori rispetto al montaggio a rack.
• Volume: moderato; il volume totale delle unità NAS tower per PMI è inferiore rispetto a quello delle unità rack.

NAS integrato con NVR di sorveglianza

• Caso d'uso: Archiviazione di file e registrazione video integrata da telecamere IP (spesso da 16 a 64 canali).
• Aggiunte al PCB: PoE PSE per l'alimentazione delle telecamere (se collegate direttamente), supporto per l'accelerazione hardware della decodifica video, pianificazione dell'archiviazione video dedicata.
• Network: In alcuni modelli, la porta di rete della telecamera è separata dalla rete dati principale.

Realizzazione di dispositivi NAS di backup

• Accelerazione della deduplicazione/compressione: Alcuni NAS focalizzati sul backup includono l'accelerazione FPGA o ASIC per la deduplicazione in linea.
• Integrazione cloud: In genere, nulla di particolare sul PCB; è gestito via software.
• Connessione alla libreria a nastro: Alcuni dispositivi di backup di dimensioni maggiori si integrano con le librerie a nastro LTO tramite espansione HBA SAS.

4. Fabbricazione di PCB per NAS di classe enterprise con filer

I NAS di classe enterprise per filer, come le serie NetApp FAS, Dell PowerStore (configurazioni NAS), HPE Nimble (varianti NAS), Pure Storage FlashArray con protocolli NAS e filer OEM personalizzati, rappresentano una categoria di prodotto a sé stante. Sono progettati per una durata di servizio di 7-10 anni sotto carico elevato e continuo, supportano petabyte di dati, sono dotati di architetture dual-controller attivo/attivo e interfacce di rete di classe enterprise.

Fabbricazione di schede madri con doppio controller e filtro

• architettura: Due controller completi nello stesso chassis con accesso al backplane condiviso; failover e bilanciamento del carico all'interno dell'array.
• Numero di livelli per controller: 14-20 strati.
• Collegamento tra i controller: PCIe Gen4/Gen5 NTB (bridge non trasparente) o fabric proprietario per il mirroring della cache e lo stato di failover.
• Backplane condiviso: Entrambi i controller raggiungono tutte le unità tramite percorsi SAS o NVMe ridondanti.
• Backup della cache: DRAM NVDIMM, BBU o con supercondensatore di supporto per la conservazione della cache in caso di interruzione di corrente.
• Classe IPC 3: Standard di accettazione per i controller di file aziendali.

Sottosistema CPU e memoria aziendale

• CPU: Processori dual-socket Xeon Scalable o EPYC; in genere si tratta di SKU di fascia media che bilanciano il numero di core e i canali di memoria.
• Memoria: Da 256 GB a 2 TB per controller; ECC DDR5; alcuni prodotti utilizzano NVDIMM-N per la cache protetta.
• Slot PCIe Gen5: per schede di rete ad alta larghezza di banda, espansione di unità NVMe e HBA SAS.
• Numero di livelli per controller: 14-20 strati su schede madri NAS aziendali a doppio socket costruite sulla nostra PCB multistrato linea.

Progettazione di una coppia di controller hot-swap

• Architettura orientata ai servizi: Il controller guasto può essere rimosso e sostituito mentre il controller partner continua a fornire i dati.
• Connettore hot-swap: Connettore cieco di precisione per il collegamento del controller PCB al backplane.
• Impedenza di lancio del connettore: Lanci a impedenza controllata per segnali ad alta velocità che attraversano l'interfaccia hot-swap.
• Sequenziamento di potenza: Il circuito integrato di controllo hot-swap gestisce la sequenza di accensione e spegnimento per un inserimento/rimozione sicuro.

Caratteristiche PCB specifiche per NAS aziendali

• Integrazione della cache con batteria di backup (BBU): Connettore di accoppiamento del pacco batterie agli ioni di litio e circuito di controllo della carica.
• Supporto NVDIMM-N: supportato da supercondensatori e memoria NAND SLC per la protezione della cache; instradamento specifico del segnale di protezione in caso di interruzione di corrente.
• Gestione fuori banda: Ethernet dedicata per il processore di servizio; isolata dalla rete dati.
• Interconnessione del cluster: per architetture di filer scalabili (modalità cluster NetApp, ecc.), porte di rete cluster ad alta larghezza di banda.

Appliance NAS per archiviazione a freddo per hyperscaler

Un'applicazione in crescita per i PCB è rappresentata dagli appliance NAS personalizzati, realizzati dai partner ODM degli hyperscaler per i livelli di cold storage interni: NAS software-defined in esecuzione su hardware standard con un'altissima densità di unità (60-90 alloggiamenti per chassis), un basso consumo di CPU e interfacce di rete 100GbE. Questi progetti presentano in genere PCB di complessità moderata (12-16 strati sulla scheda madre, 8-12 strati sul backplane), ma vengono prodotti in volumi tipici degli hyperscaler, con una forte pressione al ribasso sui costi. La qualificazione AVL per questi programmi segue flussi specifici degli hyperscaler, anziché i flussi OEM aziendali.

5. Realizzazione di backplane per unità disco: SATA, M.2 NVMe, U.2, EDSFF

I dispositivi NAS coprono l'intera gamma di interfacce per unità disco, dalle SATA ottimizzate per i costi alle NVMe ottimizzate per le prestazioni. La fabbricazione del PCB del backplane varia significativamente in base all'interfaccia dell'unità disco e al numero di alloggiamenti.

Realizzazione di backplane SATA (NAS per consumatori/piccole e medie imprese)

• Interfaccia dell'unità: SATA III (6 Gb/s) per alloggiamento.
• Routing: FR4 standard accettabile; impedenza controllata ±10% sulle coppie differenziali.
• Conteggio strati: Da 4 a 6 strati a seconda del numero di alloggiamenti e del percorso di alimentazione.
• Connettore hot-swap: Connettore hot-swap SATA standard (SAS/SATA universale in molti modelli).
• Potenza: Linee a 5V e 12V; capacità di corrente dimensionata per il pieno utilizzo degli alloggiamenti all'avvio.
• Controllo LED: LED di attività e di guasto per ogni alloggiamento; controllo GPIO multiplexato o dedicato.

Backplane SAS per NAS di piccole e medie imprese.

• SAS-12 (12 Gb/s): Leader nel settore NAS aziendale che utilizza HDD SAS e SSD SAS.
• Porta SAS doppia: per l'accesso al controller ridondante; il backplane instrada due corsie SAS per baia.
• Conteggio strati: Da 8 a 12 strati a seconda del numero di alloggiamenti e della complessità del percorso.
• Integrazione dell'espansore SAS: per backplane con più alloggiamenti rispetto alle linee SAS del controller diretto; chip di espansione sugli aggregati del backplane.

Fabbricazione di backplane NVMe U.2/U.3

• PCIe Gen4 NVMe: 16 GT/s per corsia; carreggiate a 4 corsie di serie.
• PCIe Gen5 NVMe: 32 GT/s per corsia; si affermerà sui sistemi NAS aziendali nel 2024-2025.
• Conteggio strati: Da 10 a 16 strati a seconda del numero di alloggiamenti e dei requisiti di routing Gen5.
• Materiale: I-Tera MT40 per Gen5; FR408HR per Gen4; 370HR per canali corti.
• Perforazione posteriore: obbligatorio sui via di segnale Gen5.

Backplane cache M.2 NVMe (NAS per utenti consumer/prosumer)

• Caso d'uso: Da 1 a 4 unità M.2 NVMe che fungono da accelerazione della cache per il pool di storage SATA.
• Fattore di forma: piccola scheda figlia o integrata nella scheda PCB del controller principale.
• Instradamento PCIe: Gen3 o Gen4 a seconda della CPU della piattaforma; impedenza ±10%.
• Termico: Le unità M.2 NVMe generano calore; il backplane spesso include predisposizioni per il montaggio di un dissipatore di calore.

Backplane E1.S / E3.S EDSFF (NAS aziendale ad alta densità)

• Fattore di forma emergente: Sempre più adottato nei sistemi NAS hyperscaler e aziendali per una maggiore densità di unità.
• Opzioni di spessore E1.S: 5.9 mm, 9.5 mm, 15 mm, 25 mm.
• Densità di instradamento: più alto di U.2 a causa del drive pitch più ravvicinato.
• Conteggio strati: Da 12 a 18 strati a seconda della densità.

Realizzazione di backplane a 24 e 36 alloggiamenti

• Chassis NAS aziendali standard: Le configurazioni 4U a 24 e 36 alloggiamenti sono le più diffuse nei sistemi NAS aziendali.
• Dimensioni del backplane: Circa 280 × 340 mm per un backplane da 3.5" a 24 alloggiamenti.
• Distribuzione dell'energia: Linee di alimentazione a 12V e 5V dimensionate per il massimo numero di dispositivi; piani di alimentazione in rame di grosso spessore.
• Posizionamento dell'espansore: I chip di espansione SAS sono posizionati per un instradamento bilanciato tra i bay.

6. Integrazione dell'interfaccia di rete — 2.5 GbE, 10 GbE, 25 GbE, 100 GbE

Le prestazioni dei NAS sono sempre più limitate dalla larghezza di banda della rete. La progettazione dei PCB per l'integrazione dell'interfaccia di rete spazia dai chip-on-board da 1 GbE alle schede host OSFP da 100 GbE sui filer aziendali.

Integrazione chip-on-board da 1 GbE e 2.5 GbE

• Fisiche comuni: Intel I210/I225/I226 (2.5GbE), Realtek RTL8125/RTL8126, Marvell AQR/AQC.
• Disposizione: Integrato direttamente sulle schede madri NAS per utenti privati ​​e piccole e medie imprese.
• Magnetici: moduli magnetici discreti o connettori RJ45 a magneti integrati.
• Impatto del numero di strati: minimo; instradamento standard a coppie differenziali a 2 strati.

Integrazione 10GbE

• 10GBASE-T: Comune nei NAS per piccole e medie imprese e per utenti professionali; PHY di Marvell (AQrate), Broadcom, Intel; notevole impatto in termini di consumo energetico e dissipazione del calore.
• 10GBASE-SR/LR: Interfaccia SFP+ per alloggiamenti; comune sui NAS aziendali per la connettività in fibra.
• Considerazioni sul layout: Il PHY 10GBASE-T genera una notevole quantità di calore; sono necessari fori passanti termici e un dissipatore di calore.
• Materiale: 370HR è un valore accettabile per le tipiche distanze di routing 10GbE.

Integrazione 25GbE

• Fattore di forma SFP28: Connettività 25GBASE-SR o 25GBASE-CR (DAC).
• Circuiti integrati fisici: integrato nei chip NIC (Mellanox/NVIDIA ConnectX-4 Lx, Intel E810, Broadcom).
• Segnalazione: 25.78 Gbps NRZ; FR408HR o I-Tera MT40 a seconda della lunghezza della traccia.
• Caso d'uso: NAS aziendali in cui la connessione 10GbE non è più sufficiente.

Integrazione 100GbE su NAS aziendale

• Fattore di forma QSFP28: Interfaccia elettrica 4×25G per il modulo.
• Operatori NIC: In genere tramite scheda di interfaccia PCIe (Mellanox/NVIDIA ConnectX-5/6, Intel E810).
• OCP NIC 3.0: Il formato sta diventando sempre più diffuso nei progetti NAS per hyperscaler.
• Materiale del PCB: I-Tera MT40 o Tachyon 100G a seconda della lunghezza del canale.

Fabbricazione di supporti per schede di rete multiporta

• Schede di rete 10/25GbE a doppia porta: Supporti PCIe Gen4 standard.
• Schede di rete 100GbE a doppia porta: Schede PCIe Gen4 ×16.
• Schede di rete 25GbE a quattro porte: Comune sui NAS aziendali per reti client e di archiviazione combinate.
• Pannello frontale I/O: Alcuni NAS integrano le porte di rete sul pannello frontale dello chassis; sono necessari cavi di collegamento e schede di copertura.

7. Produzione di massa, riduzione dei costi e disciplina della catena di fornitura per i produttori OEM di NAS

I produttori di dispositivi NAS (Network Asset Management) seguono ritmi di approvvigionamento diversi rispetto ai produttori di server o sistemi di storage aziendali. I prodotti di consumo, in particolare, sono soggetti alla domanda stagionale, ai cicli di inventario dei canali di vendita al dettaglio e alle aggressive aspettative di riduzione dei costi di anno in anno.

Pianificazione della produzione di NAS per consumatori

• Modelli stagionali: Nel quarto trimestre si è registrato un forte aumento degli acquisti al dettaglio; la visibilità della domanda è prevista tra 3 e 6 mesi.
• Variabilità delle previsioni: La domanda dei consumatori è più difficile da prevedere rispetto a quella delle imprese; la flessibilità dei fornitori è preziosa.
• Economia relativa alla dimensione del lotto: Lotti di dimensioni maggiori comportano costi unitari inferiori; i produttori di apparecchiature originali (OEM) trovano un equilibrio tra i costi di mantenimento delle scorte e i costi unitari.
• Previsioni di riduzione dei costi annuali: Una riduzione dei costi annua del 3-7% è tipica; è previsto il coinvolgimento dei fornitori nelle iniziative di riduzione dei costi.

Modelli di produzione NAS per PMI

• Domanda più stabile: meno stagionale rispetto al consumo; i modelli di distribuzione dei canali determinano la programmazione della produzione.
• Volumi di fascia media: Da 10,000 a 50,000 unità all'anno per modello per i prodotti di punta delle PMI.
• Valore delle scorte tampone: I produttori OEM di NAS per PMI beneficiano dei programmi di scorte tampone presso gli stabilimenti di produzione di PCB per gestire la variabilità della domanda senza dover impegnare l'intero inventario.

Modelli di produzione NAS aziendali

• Domanda basata sui progetti: I grandi contratti NAS aziendali guidano specifiche campagne di implementazione.
• Orizzonte di previsione a lungo termine: Visibilità tipica di 12-18 mesi; consente la prenotazione della capacità in base alle previsioni.
• Investimento di qualità superiore: Qualifica ambientale, test di durata accelerati, accettazione formale da parte del cliente: tutto giustificato dal valore unitario.

Opportunità di riduzione dei costi nella produzione di PCB NAS

• Riduzione del numero di strati: Il consolidamento del routing attraverso una migliore pianificazione dello stack-up può eliminare una coppia di strati; il costo del PCB si riduce del 15-20%.
• Sostituzione del materiale: Il passaggio dal modello 370HR al modello IS410, laddove i requisiti termici lo consentano, permette un risparmio del 5-10%.
• Ottimizzazione della finitura superficiale: OSP rispetto a ENIG consente un risparmio del 10-15% laddove compatibile con il processo di assemblaggio.
• Miglioramento dell'utilizzo del pannello: Le modifiche progettuali che consentono un migliore assemblaggio degli array migliorano la resa dei pannelli.
• Consolidamento degli utensili: La condivisione degli strumenti tra i membri della famiglia di prodotti riduce l'ammortamento dei costi di progettazione e costruzione per unità.

Supporto NAS a lunga durata

I prodotti NAS rimangono spesso in produzione per 3-5 anni e in servizio per un periodo molto più lungo. La produzione di pezzi di ricambio in genere continua per 5-7 anni dopo la fine della produzione. Supportiamo questo processo con percorsi documentati di sostituibilità dei materiali, registri di attrezzature e processi archiviati e la conservazione per oltre 7 anni di tutti i dati di progettazione e qualità. Per i programmi NAS aziendali con impegni formali relativi al ciclo di vita del prodotto, sono disponibili programmi dedicati di gestione delle scorte di pezzi di ricambio.

8. Attivare Highleap sul programma del tuo dispositivo NAS

Per i produttori OEM e i partner ODM di dispositivi NAS che valutano i partner per la produzione di PCB, il nostro modello di collaborazione varia significativamente in base alla categoria di prodotto NAS:

Coinvolgimento del NAS consumatore/prosumer

• Proposta basata sui costi: Utilizzo aggressivo dei pannelli, impilamento ottimizzato, finitura superficiale adeguata al costo.
• Turnaround del prototipo: 5-7 giorni lavorativi per schede madri controller NAS consumer a 4-6 strati.
• Produzione in serie: Consegne mensili programmate con previsioni personalizzabili.
• Collaborazione per la riduzione dei costi: Workshop annuali di riduzione dei costi per individuare opportunità di miglioramento dell'efficienza produttiva.

Coinvolgimento NAS delle PMI

• Equilibrio tra qualità e costo: Materiale di riferimento con durata di 370 ore; standard di accettazione IPC Classe 2.
• Turnaround del prototipo: 7-10 giorni lavorativi per schede madri NAS SMB a 8-12 strati.
• Supporto delle scorte tampone: I programmi di gestione delle scorte di prodotti finiti sono preziosi per le PMI produttrici di apparecchiature originali (OEM) con domanda variabile.
• Famiglia multi-scheda: Scheda madre, backplane e supporto per schede di rete coordinati sotto un sistema unificato di controllo delle modifiche.

Coinvolgimento NAS aziendale

• Flusso completo di qualificazione AVL: Verifica del sito, realizzazione del prototipo, qualificazione ambientale, accettazione da parte del cliente.
• Accettazione IPC Classe 3: standard per schede controller di filer aziendali.
• Documentazione completa sulla qualità: Certificato di conformità, certificato di fabbrica, test elettrico, impedenza, microsezione, AOI per consegna.
• Sostentamento a lungo termine: Impegno di produzione di pezzi di ricambio per 7-10 anni con gestione documentata del fine vita del prodotto.
• Prenotazione della capacità: Allocazione definitiva della capacità produttiva in base alle previsioni a rotazione per le produzioni.

Highleap è certificata ISO 9001 e IATF 16949. Produciamo PCB per NAS da 2 strati (backplane semplici) a 20 strati (schede madri dual-controller per filer aziendali), con funzionalità HDI per controller NAS compatti per utenti professionali, impedenza controllata per interfacce NVMe e di rete ad alta velocità e una gamma completa di finiture superficiali per PCB (ENIG, argento a immersione, OSP, HASL senza piombo) in base ai requisiti di costo e affidabilità del prodotto.

Invia i file Gerber, i dati di foratura, le specifiche di stackup, le quantità target e la tempistica del programma tramite il nostro portale di preventivi online per ricevere una risposta entro 24 ore con feedback DFM, raccomandazioni sui materiali e prezzi. Per programmi NAS complessi, come la fornitura di famiglie di schede multiple, NAS ODM per storage a freddo per hyperscaler e configurazioni dual-controller per filer aziendali, il nostro team dedicato agli appliance NAS può fornire assistenza diretta. Per la realizzazione di schede NAS personalizzate al di fuori dei formati standard degli appliance, consulta la nostra capacità di produzione di PCB personalizzati, che comprende schede madri su misura per programmi NAS destinati a consumatori, PMI e aziende.