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20211029_Research產業趨勢論壇

高階雙處理器伺服主板 PME擴充模組創新設計

PME(Powerful Module Expansion)擴充模組創新設計,提供多樣擴充模組選擇更兼具隨插易用、組裝簡單及彈性擴充等特色。

林稼弘﹧台北

隨著科技進步與市場競爭,無形中縮減了電子產品的生命週期;但在高階運算需求的嵌入式產業應用,如自動化、醫療、檢測等領域所使用的設備,價格動輒數萬元起跳,設備中的高效能電腦系統變動愈小,相對的設備使用年限也得以延長。

只是設備使用時日一久,負責運算中樞的電腦系統還是要面對產品世代交替,系統及擴充功能更新的需求。遇到這種情況,業者解決方法,一是讓舊設備繼續運轉或是暫以商業機種替代,如果仍無法改善,只好自行開發解決方案;然而不論採用哪種方法,都必須花費大量的資源與費用來重新驗證。

為解決客戶面臨的問題,研華產品研發團隊開發1個可以徹底解決客戶對高階應用的擴充功能需求的最佳解決方案,於是有了雙處理器伺服主板的PME(Powerful Module Expansion)擴充模組創新設計誕生。透過主機板上模組化的擴充設計,當遇到不同功能擴充需求時,可選擇多樣模組進行擴充介面更新,不需更換主機板,更不必淘汰設備,即可以最具經濟效益的方式滿足多元應用的需求。

機構與佈線大挑戰 功能更具巧思

為讓高階雙處理器伺服主板發揮最佳效能,並結合PME擴充模組創新設計,研發團隊的設計巧思可從3個面向來說明:

一、機構設計:

依循業界標準規格:為確保主板本體與擴充模組組合時的完整,及BSO高度的一致,除依循Extended ATX(12x13吋)的Form Factor設計,所有螺絲孔位的安排也皆符合Extended ATX規範,並以標準的PCIe x16為介面連接, 採用「夾板」設計的連接頭讓擴充模組透過金手指(Golden finger)與主板連接時,可精準維持在相同水平面上,確保接觸面與支撐強度的穩定性,並讓使用者可以完全相容於前一代的機構(例如機箱)設計。

PME連接精密設計:主機板的高效能運轉穩定性,是高階運算應用最關鍵因素,針對這部分的規劃分述如下:(1)以「機構夾扣」設計強化主板與擴充模組連接時,分擔支撐擴充模組的力量,讓使用者在安裝擴充卡時,不會造成板子下沉形成板彎,及BGA IC吃錫裂開的風險,影響其訊號的品質;(2)在Trace走線需求規劃上,避免板邊為直角切割,可讓主板與擴充模組空間利用率最大;(3)主板與擴充模組以PCIex16結合之間最大的空隙(組裝完後的空隙大小10mm),符合PCIe標準規範―插拔行程及操作裕度的設計;(4)考量到主板和擴充模組安裝於機箱時,連接介面金手指可能因擺放時碰撞而脫離,特別在IO側的主板和擴充模組連接處,各追加1個孔位,並以鐵件補強兩板連接處,以提升PCIe的可靠度及壽命。

二、電子設計:

配合2012年底Intel推出的全新伺服器平台架構,限制電路從處理器出發,其距離不能超過PCIe規格上限的長度12,000mils~14,000mils。為強化主機板線路與布局(Schematics & Layout),使其可同時傳輸16組8GT/s的高速訊號,又可兼具PME擴充模組功能,透過布局模擬(layout simulation)規劃如何將訊號完整傳到擴充模組上,並反覆透過印刷電路板的疊構模擬,找出訊號傳遞的最佳路徑與傳輸阻抗,最後再實際驗證擴充模組上訊號的傳輸品質。此外,PME電源補償也是重要考量,針對擴充模組上的供電增強,將其中的幾組保留線路,以節省在插擴充卡時,必須另加電源的困擾。

三、隨插易用

考量不一定有技術人員能夠針對BIOS或是Jumper進行調整與設定,因此採用自動偵測(auto detect)方式,讓客戶端在插入不同介面的擴充模組後,即能完成BIOS與硬體的設定。其中關鍵就在擴充模組的金手指當中預留3組GPIO(General Purpose I/O),利用0與1的組合搭配出8種不同擴充模組的介面,並在BIOS當中預先規劃了各式擴充模組支援表(support table)的暫存區域,當使用者把擴充模組插入時,GPIO就能主動對應到支援表特定項目,並完成所有相關的硬體設定。

提供彈性擴充模組功能ASMB-920I 2011年底亮相

台灣業者研華雙處理器伺服主板的創新PME擴充模組設計,其創新擴充模組設計在經過嚴格的相容性與環境測試後,已至客戶端送樣,共同作應用測試,並引起客戶高度重視。PME設計理念除了強調提供客戶彈性擴充空間,同時也幫助客戶降低投資成本。如果就以往不同設備搭配不同主機板的作法,因應訂單與售後服務,必維持一定的備料;庫存水位高低,不僅影響服務品質,更牽動成本支出,PME 設計將可助有效因應產品世代交替,降低庫存控管風險。

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