Всем привет! Меня зовут Максим, я работаю инженером в компании.
Компания делает серверы и другое оборудование на архитектуре POWER (какое именно и почему - другие расскажут позже), а пока хочу показать разрез серверной платы - это моя зона ответственности.
.
В общем, здесь будет что-то вроде рабочего журнала — мы вместе с коллегами будем публиковать истории о зарождении жизни в железах.
Сначала о сервере, а потом об остальном.
Как лучше всего установить здесь преобразователи напряжения?
Скриншот выше — не результат галлюцинаций художника, творящего в стиле ПОП-АРТ, а материнская плата, на которой необходимо разместить четыре группы преобразователей напряжения — по одному на каждый процессор (на скриншоте желтые, розовые, ярко-зеленые и белые).
).
Сначала их хотели поставить на внешние платы, как на рисунке ниже: 
Первоначальная идея размещения преобразователя
По первоначальному плану каждая плата должна была нести VRM для двух процессоров и связанных с ними модулей памяти.
Но изучив его, мы решили отказаться от этого варианта — дико большой ток требует большого разъема CardEdge, что существенно усложнит маршрутизацию межпроцессорных шин.
Теперь пытаемся установить VRM на материнскую плату.
Это тоже усложняет трассировку - теперь уже высокоскоростных шин, ведь придется менять расположение дорожек, чтобы обойти переходные отверстия, необходимые для подачи напряжения на процессоры от преобразователей.
А дырочек нужно много! Процессоры и модули памяти требуют большого тока, и плотность этого тока, проходящего через переходные отверстия, должна быть минимизирована.
Если вы сэкономите на количестве переходных отверстий, это приведет к их перегреву (из-за высокой плотности тока) и, в конечном итоге, к деградации, пока они полностью не сгорят. 
Почти скриншот из ТРОН 2.0, хочется плакать кровавыми слезами.
Желтым цветом выделены отверстия — по сути, это подсветка ошибок из-за пересечения с ними дорожек различных шин.
Все эти пути нужно отвести в сторону.
Вообще сложность проекта в рамках моих задач заключается в том, что мне приходится разводить на плате, помимо сильноточных шин питания (до 250 А!), множество высокоскоростных шин — PCIe Gen3 (8 Гбит/с), DMI (9,6 Гбит/с, Differential Memory Interface, шина для подключения буферных микросхем памяти Centaur), межпроцессорные шины A-bus (6,4 Гбит/с, SMP link).
Несколько слов об A-Bus и Кентаврах A-Bus — одна из двух шин межпроцессорной связи для POWER8. Что касается «Кентавров», то IBM при выпуске POWER8 решила вынести буфер памяти в отдельный чип.
Там же реализован кэш L4, отвечает за всю логику и т.д., спроектированную в т.ч.
для безболезненного перехода с DDR3 на DDR4. Если вам интересно, можете написать о них отдельно.
Компонентов тоже немало — 4 процессора, 16 слотов для райзеров памяти DDR4, всего 14 слотов для PCIe (из них 8 — НаноПитч , а 6 — обычные разъемы для карт расширения), и установка очень плотная.
Первый экран дает достаточное представление о масштабе беды — это упрощенное изображение с изрядным количеством скрытых от отображения компонентов, чтобы не перегружать и без того плотную картину.
Область между двумя процессорами.
Между ними можно было проложить пути очень плотно.
Много высокоскоростных интерфейсов — много ограничений.
Необходимо строго соблюдать требования к трассировке – максимальная длина, статические и динамические фазы в дифференциальных парах; расстояние между дифференциальными парами; максимальная дисперсия длины в группе, характеристическое сопротивление и т. д. Это, в свою очередь, накладывает ограничения на маршруты шин вдоль платы, выбор материала печатной платы (материал с низкими потерями), количество слоев и т. д. Теперь у нас есть стек из 28 слоев — из них 4 слоя отведены под силовые шины, для увеличения площади силовых полигонов — это позволяет минимизировать IR drop (падение напряжения на проводнике).
Мы хотим не превышать это количество слоев, и я думаю, нам следует это сделать.
Почему ИК-падение вредно? Явление падения ИК-излучения, помимо реальных проблем с провалами напряжения компонентов, также тесно связано с рассеянием тепла.
Чем больше падение напряжения на резистивной линии, тем больше энергии уходит на нагрев и перегрев.
В целом мы стремимся уменьшить этот эффект за счет геометрии.
Это не плохо статья насчет ИК падения и анализа явления в зависимости от формы проводника - ясно видно, что на широких участках питания эффект снижается.
В общем, это рабочие дни.
Привыкаешь рассматривать такие схемы пристальным взглядом — и тогда замечаешь, что они даже по-своему художественны, словно смесь линий и цветовых пятен различных форм и оттенков.
А трассировка такого масштаба – это само по себе искусство.
Наконец, я хочу показать еще один экран, скрывающий всю историю: 
Это не приход Ктулху из морских глубин.
Из-за расположения разъемов памяти один процессор пришлось повернуть на 180 градусов.
Почему разъемы памяти нельзя было расположить по-другому? Это уже история следующей серии и я не буду в ней героем.
Теги: #серверы #проектирование #платы #трассировка #FPGA #программирование микроконтроллеров
-
Лаосский Язык
19 Oct, 24 -
Гершко, Аврам
19 Oct, 24 -
Геймификация Ит-Обучения
19 Oct, 24 -
Как Вести Себя С Трудными Людьми
19 Oct, 24 -
Домашняя Гэс
19 Oct, 24
