Hard du hard • Anatomie du PCB d'un SSD

• Observation de circuits

En conclusion de cet article, attardons nous quelque peu sur un certain nombre de circuits imprimés de modèles relativement récents de SSD 2,5 pouces afin de faire quelques observations sur les choix et les architectures mises en place par les constructeurs. Sur un plan strictement électronique, il y a des critères qui nous semblent important à considérer, tels quel le design du circuit, le degré de réparation ou encore la robustesse de l'alimentation. En d'autres termes, il s'agit de pouvoir juger de la cohérence de l'agencement des composants et de l'optimisation du tracé des pistes, de savoir si en cas de panne le circuit est adapté à une session de dépannage par un électronicien, ou encore de connaître le type de design d'alimentation à découpage et son potentiel de fiabilité.

Et bien entendu, ces observations découlent de nos analyses des circuits imprimés et non pas de ce que l'on pourrait éventuellement lire dans d'autres articles sur ces modèles. Par ailleurs, il serait logique qu'un modèle qui introduise la terminaison « Pro » dans son intitulé puisse être utilisé en entreprise, dans des machines qui font du stockage intensif, ou même encore dans des serveurs. Cela sous-entend donc que le module d'alimentation dont il dispose soit irréprochable en terme de robustesse, de stabilité, de protection, et de redondance puisque c'est lui qui gère le courant nécessaire à tous les circuits intégrés du système. Et bien vous risquez d'avoir quelques surprises...

Seagate 600 (LAMD)

A oilp et pas (cliquez pour agrandir)

Le design de ce PCB bâti sur un contrôlleur LAMD est particulièrement propre et optimisé. La couche supérieure externe est celle dédiée à l'alimentation des composants de surface, et toutes les autres couches internes définissent le bus de données. Et comme à leur habitude, Seagate à cherché à garder la face arrière vierge de tout composant ou vias. Du grand art de multi-layering.

L'agencement des circuits intégrés (tous en boîtier BGA) est aussi parfaitement équilibré autour du contrôleur Link-A-Media LM87800. On fait aussi usage d'un tracé de pistes sinueuses pour contrôler l'impédance pour la synchronisation du routage du signal. Par contre, le manque de points de test et l'absence de labellisation des composants sur le circuit est la preuve que ce SSD n'est pas du tout prévu pour un dépannage.

Ce modèle dispose d'une alimentation à découpage relativement classique, avec 4 régulateurs de tension continue faible perte dont 2 pour la redondance du dernier étage. La protection installée est basique, essentiellement assurée par des diodes de puissance. Ce module d'alimentation a un travail a faire, et il le fait correctement, mais sans aucune supervision ni surveillance de la part d'un circuit intégré spécialisé. Il faut savoir que Seagate a également sorti la version 600 Pro, résolument tourné vers un usage en entreprise. Autant le module d'alim du 600 est plutôt classique, autant celui du 600 Pro est sérieusement blindé avec une redondance à tous ses étages, un chien de garde et des condensateurs de backup surdimensionnés. Mais c'est la seule réelle différence notable entre les deux modèles.

Corsair Force 3 GT (Sandforce)

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Même s'il fait partie d'une ancienne génération, nous avons trouvé intéressant de se pencher sur ce modèle. Le PCB a été dessiné pour que le module d'alimentation ne se retrouve essentiellement que sur la face arrière, ce qui est plutôt une bonne idée. La face avant regroupe ainsi le contrôleur LSI Sandforce SF2281 accompagné de son quartz et de la première moitié des NAND Micron, le reste est bien entendu sur la face arrière, en parfaite symétrie. De la façon dont ils sont alignés, on sent une réelle volonté d'organisation méticuleuse des résistances et condensateurs par rapport aux circuits intégrés qu'ils connectent.

Ça permet non seulement d'optimiser l'agencement des éléments, mais ça facilite aussi le dépannage. Et à ce propos, ce circuit imprimé fourmille de libellés qui renseignent la nature des composants, ainsi que d'une quarantaine de points de tests disposés à proximité des zones sensibles. On ne demande pas mieux pour pouvoir le réparer. Le module d'alimentation dispose de 2 chiens de garde parallèles, un par canal flash et d'un système de régulation de tension assuré par des régulateurs de tension faible perte faible consommation. Le courant semble parfaitement maintenu, stocké et dénué de hautes fréquences parasites d'un bout à l'autre de la chaîne.

Crucial MX100 (Marvell)

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Ce qui saute immédiatement aux yeux lorsqu'on observe la face avant de ce PCB à base Marvell, c'est le choix de l'agencement des composants passifs dédiés aux 16 mémoires NAND. Dans un soucis de faciliter le debugging, les condensateurs au tantale et les résistances sont tous alignés en rang d'oignon, ou regroupés en blocs de 2x4 résistances donnant accès à tous leurs points de test. Et à propos de points de test, il y en a partout disséminés sur le circuit. Absolument tous les composants peuvent être monitorés sur un oscilloscope, y compris le contrôleur Marvell 88SS9189... Le paradis pour un électronicien !

Par contre, il n'y a aucune labellisation des composants. On remarque aussi que les ingénieurs ont choisi de ne faire remonter à la surface qu'une petite quantité de pistes et d'opter plutôt pour le multi-layering intensif, probablement sur 5 ou 6 couches. Le module d'alimentation à découpage est assez impressionnant dans son design. Là encore, il a été découpé et répartit sur le circuit selon les étages. Le contrôleur dispose de son propre étage de régulation, ainsi que les NAND, le tout sous le contrôle d'un système de supervision assuré par un microcontroleur MSP430, ce qui en fait un des SSD les mieux équipés pour palier à tout problème électrique potentiel. Pour un positionnement d'entrée de gamme qui aura clairement boulversé le marché en 2014, Crucial n'a pas fait les choses à moitié !