圖一 PALM SSD

傳統(tǒng)2.5寸SSD厚度為15毫米，而PALM SSD盤的厚度僅為9.5毫米，單塊盤相比于傳統(tǒng)2.5寸SSD節(jié)省空間33%，這使得在單位空間內(nèi)提供更高的盤位數(shù)成為了可能。

風(fēng)雪襲來，路途坎坷

接下來就是要考慮機(jī)框如何適配容納更多的硬盤了。下圖為上一代2U 25盤位硬盤框內(nèi)與SSD盤相連的豎直背板正面圖?？梢钥吹截Q直背板正面平均排列有25個(gè)硬盤連接器，用于硬盤插入的接口連接到背板上。連接器之間的背板開窗口是為了方便空氣走風(fēng)，對硬盤和機(jī)框散熱。硬盤連接器之間的距離為12mm，恰好適配2.5寸25塊硬盤的布局。

圖二 背板開窗圖

圖三 豎直背板的空氣流向示意圖

若要容納更多硬盤，則要求縮短硬盤連接器之間的間隔（12mm），從而導(dǎo)致背板開窗率小于10%，不滿足15%的基本風(fēng)道要求，散熱無法得到保障。

另外，12mm已經(jīng)是當(dāng)前業(yè)界的最低間隔，只能放下寬度最小的高速背板連接器，如低于這個(gè)間隔，則背板兩面的連接器布局無法避免干涉。如下圖所示，連接器分別位于豎直背板兩側(cè)，連接器的針腳都需要嵌入到背板中以作固定，豎直背板兩側(cè)的連接器需要避免在同一位置上導(dǎo)致干涉，也就是說，硬盤連接器和主板連接器的針腳不能打入背板的同一位置上。如果硬盤連接器間隔再縮小，豎直背板另外一側(cè)的連接器已經(jīng)無法與硬盤連接器錯(cuò)開位置了。

圖四 豎直背板的俯視圖

顯然當(dāng)前主流豎直背板的設(shè)計(jì)已不能滿足其要求，只能另外開辟新的方案。華為工程師們經(jīng)過不斷的思考，創(chuàng)新地提出了用華為專利的水平背板（專利號201880003845.2、201310046147.X、201811474416.1）來代替豎直背板的方案，使用新型連接器和豎直的PALM規(guī)格NVMe SSD盤實(shí)現(xiàn)正交連接，完美解決豎直背板兩側(cè)連接器干涉和散熱問題。

圖五 正交架構(gòu)圖

背板水平放置之后，水平背板前端可以放置高密的新型連接器，水平背板后端巨大的空余空間，可以隨意布置主板連接器，不存在像豎直背板那樣針腳打入同一位置帶來的雙面干涉！

圖六 水平背板俯視圖

那么，開窗率小的問題是否能夠解決呢？散熱能否超過豎直背板方案呢？采用新一代硬盤框配備水平背板，背板開孔率從豎直背板的14%增加到35%，通風(fēng)面積相比傳統(tǒng)豎直背板方案提升50%！

圖七 水平背板開窗圖

圖八 水平背板空氣流向示意圖

創(chuàng)新的水平背板設(shè)計(jì)為高密度盤位的配置帶來更大的散熱能力，從散熱對比圖可以看出，傳統(tǒng)2.5寸硬盤滿負(fù)荷工作時(shí)，單盤大部分區(qū)域溫度集中在61-75攝氏度之間，而PALM NVMe SSD滿負(fù)荷工作時(shí)，單盤大部分區(qū)域溫度集中在54-61攝氏度，散熱能力提升25%！

傳統(tǒng)2.5寸SSD盤

?PALM NVMe SSD

圖九 傳統(tǒng)2.5寸盤與PALM NVMe SSD散熱對比圖

撥開云霧，終見峰頂

成功的道路布滿荊棘，在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)水平背板方案畢竟突破兩個(gè)技術(shù)瓶頸，第一是水平背板固定會帶來一定的裝配誤差，第二是PCB板厚度存在一定的公差，兩者相疊加會導(dǎo)致SSD盤的插槽無法對準(zhǔn)新型連接器。該怎么解決這個(gè)問題呢？

經(jīng)過長時(shí)間的討論和嘗試，華為工程師們給出了豎直固定及微變形方案，（專利號201880003845.2、201310046147.X、201811474416.1）：

1. 首先，通過PCB板的TOP面定位，自下而上緊固技術(shù)，消除了以往從上而下固定形態(tài)帶來的累積公差，實(shí)現(xiàn)了PCB板基準(zhǔn)重合，定位精度比以往提高了0.3mm。

圖十 豎直固定圖

• 其次，通過PCB板單側(cè)固定，另一側(cè)可自行浮動調(diào)整，同時(shí)在PCB板的相鄰新型連接器中間開槽，進(jìn)一步消除二個(gè)連接器之間的內(nèi)應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)新型連接器可以上下浮動1mm，可以靈活調(diào)整新型連接器位置，實(shí)現(xiàn)PALM盤接口與新型連接器的可靠對插。

圖十一 槽位微變形示意圖

至此，最后一個(gè)困難點(diǎn)也被華為工程師們攻下。

站在峰頂，獨(dú)覽眾山小

華為于新一代OceanStor全閃存存儲系推出了領(lǐng)先于業(yè)界最薄的PALM NVMe SSD和業(yè)界最高密度的36盤位硬盤框，實(shí)現(xiàn)單位空間內(nèi)硬盤數(shù)量提升44%！華為工程師們匠心打造的PALM盤和PALM硬盤框以其超薄的厚度，超高的盤密度以及超強(qiáng)的散熱獨(dú)立于存儲業(yè)界山頂。

圖十二 36盤位PALM硬盤框圖

PALM盤和PALM硬盤框設(shè)計(jì)方案一亮相，便在多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織（國際SNIA，國內(nèi)ODCC等）上受到單盤、系統(tǒng)廠商的廣泛關(guān)注與支持，多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)基于該創(chuàng)新方案立項(xiàng)，推動該創(chuàng)新方案成為新的標(biāo)準(zhǔn)。

寫在最后

十年磨一劍，華為全新一代OceanStor全閃存存儲用獨(dú)具匠心的架構(gòu)設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)引領(lǐng)了存儲領(lǐng)域新的發(fā)展方向，將樹立全閃存的新標(biāo)桿。

崔歡歡