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...

Intel 730 (Intel)

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Quand un constructeur fait le choix de concevoir 90% des composants d'un SSD comme c'est le cas ici pour Intel, on se doute que le résultat sera à la hauteur. Et en effet, ce SSD est techniquement irréprochable, ce qui donne un modèle robuste résolument tourné vers les pros et les entreprises.

Le design du circuit reste classique et ne doit pas comporter beaucoup de couches internes au vu de la densité du tracé des pistes externes sur les faces avant et arrière, mais le degré d'intégration des composants est assez important. Points de test en quantité suffisante, labellisation de tous les composants, cellule JTAG, tout est là pour nous permettre de monitorer, debugger et donc dépanner si besoin dans de bonnes conditions.

Ce modèle bénéficie d'un travail de conception de son module d'alimentation à découpage tout à fait remarquable qui surclasse ses concurrents et lui confère une robustesse et une efficacité redoutable. En effet, tous les étages sont redondants et les nombreuses phases délicates de conversion continu-continu sont assurées par une armée de régulateurs de tension de précision MOSFET ainsi que d'une chaîne de filtrage du courant qui lui retire les harmoniques indésirables pour qu'il soit le plus pur possible pour le contrôleur et ses mémoires. Intel a même choisi d'utiliser 2 condensateurs électrochimiques de 47uF en 35V (redondance oblige) pour assurer la quantité d'énergie nécessaire pour que le contrôleur puisse terminer correctement une tâche cruciale en cas de coupure de courant. Quand il s'agit de faire un design électronique de haut vol, Intel est un sérieux concurrent.

OCZ Octane (Indilinx)

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Ce modèle était sorti en 2011 et ne s'est pas avéré être une grande réussite pour la firme Américaine, avec notamment des problèmes assez récurrents de fiabilité. Et quand on regarde son circuit imprimé à base Indilinx, on peut en effet se demander si OCZ n'a pas plutôt mis sur le marché un prototype de SSD, tellement son design nous donne parfois l'impression d'être encore en cours d'élaboration.

Visuellement, il y a déjà 3 points techniques qui nous semblent très discutable, notamment la disposition asymétriques des mémoires NAND Intel, la quantité démesurée de points de test associés aux NAND (8 par mémoire, soit 128 au total) qui sont en plus disposés un peu n'importe comment sur la face avant, et la large portion de circuit sur la face arrière dénué de tout composant qui trahit un manque d'optimisation du layout.

Difficile d'obtenir quelque chose d'irréprochable avec tout ça. De plus, on pourrait ajouter à cela le fait que 15 réseaux de résistances sont manquants (8 sur la face avant et 7 sur la face arrière) et que la protection primaire est assurée par une diode vraisemblablement sous-dimensionnée. Cela étant, le module d'alimentation est plutôt bien pensé, et fait bon usage d'un PowerSoC EN6337 parfaitement adapté à l'alimentation de microprocesseurs multi-cœur basse consommation comme c'est le cas du contrôleur Indilinx qu'il embarque. Mais ils n'ont pas opté pour la redondance à cet étage. Qu'à cela ne tienne, tout le système est sous la surveillance d'un chien de garde programmable Lattice POWR605 de 16 macrocellules, et c'est assurément un vrai plus technologique, à condition qu'il n'y ait pas de fail dans le code logique stocké dans l'EEPROM par OCZ, sinon le système ne sera pas sans faille. En bref, ce SSD est sans doute sorti trop tôt de leur laboratoire, et ils n'ont pas eu d'autre choix que de revoir leur copie au modèle suivant qui, en effet, s'est avéré être beaucoup moins perfectible et mieux conçu.

OCZ Vector (Indilinx)

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Malgré des soucis de fiabilité sur certains de leurs précédents modèles tel que l'Octane revu plus haut, OCZ sait produire des circuits imprimés au design soigné et suffisamment ouvert pour le debugging. Ça se vérifie sur ce modèle Vector, toujours sur base Indilinx (logique puisqu'ils ont racheté la marque et ses brevets) mais ils ont remplacé cette fois les points de test par une interface propriétaire à 52 connecteurs visible sur le côté opposé au connecteur SATA.

Autour du contrôleur central Indilinx Barefoot BF3 sont disposées les 16 mémoires NAND de façon symétrique par rapport aux 2 faces du circuit. L'armée de composants passifs (résistances + condensateurs en céramique) est confortablement installée à proximité des circuits intégrés qu'elle filtre et protège. Mais ce qui nous a un peu déconcerté, c'est la relative simplicité du design du module d'alimentation installé, conçu autour d'un triple convertisseur Buck synchrone MOSFET TPS652510 de chez Texas Instruments, assisté de quelques transistors de puissance, et c'est tout...

Certes, c'est une belle bête de management d'alimentation pour circuits intégrés complexes, incluant, entre autre, un système complet de supervision dit « chien de garde », mais OCZ a délibérément choisi de s'en remettre à lui sans prévoir de système auxiliaire ni de redondance dans le cas où le module principal deviendrait défaillant ou surchargé. Serait-ce pour limiter les coûts de fabrication ?