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...

SanDisk Ultra Plus (Marvell)

A oilp et pas (cliquez pour agrandir)

Quand on dispose d'une technologie de mémoire NAND de 64Go gravé en 19nm et qu'il n'en faut donc que 4 pour obtenir un SSD de 256Go, on ne s'embête pas à produire un circuit imprimé d'un facteur de forme classique de 95mm quand on peut tout intégrer en 40mm, base Marvell ou non. Et c'est précisément la raison pour laquelle le circuit de ce modèle est aussi compact. Et vu dans son ensemble, il représente d'ailleurs un bijou d'intégration pour une telle capacité de stockage.

Mais cette prouesse ne s’arrête pas uniquement au stockage, il est également très bien conçu d'un point de vue du design électronique. Pour aller de pair avec le contrôleur Marvell 88SS9175, les ingénieurs ont opté pour un régulateur de tension et convertisseur Buck programmable assez complet du même fabricant, qui est là pour gérer et superviser l'alimentation des circuits intégrés non analogiques. Nous n'avons pas pu identifier avec certitude le rôle du circuit intégré AnalogDevice placé entre les 2 puces Marvell. Mais il n'est pas impossible qu'il s'agisse d'un capteur et analyseur de température destiné à renseigner le régulateur intelligent de la température ambiante exacte. Ce qui est sûr, c'est que ce module d'alimentation à découpage est exemplaire pour un système aussi compact, avec une redondance du module principal vers un module auxiliaire identique à tous les étages, y compris au niveau des bobines de filtrage et de la chaîne de condensateurs en céramique.

SanDisk Extreme Pro (Marvell)

A oilp et pas (cliquez pour agrandir)

A l'instar de ce que nous a habitué Seagate, Sandisk a conçu là un circuit imprimé simple face avec le soucis de ne poser aucun composant sur la face extérieure pour les protéger d'une éventuelle décharge électrostatique. Cela complique pas mal la répartition et la disposition des composants, et ajoute aussi plus de contraintes dans le tracé des pistes des couches internes du circuit.

On voit tout de suite que l'alimentation a découpage prend une bonne partie de la première moitié de la surface, mais reste cependant bien localisée. Mais du coup, le contrôleur Marvell et sa DRAM ont du être légèrement décentrés, ce qui n'est bien entendu pas un problème en soi. Les 8 mémoires NAND Sandisk en boîtier BGA occupent la totalité de la seconde moitié. Et à propos de l'alimentation, nous restons relativement dubitatif devant le design que l'on a pu retracer ici, non pas qu'il ne soit pas adapté, mais plutôt parce qu'il aurait pu être un brin plus complet pour ce type de modèle. En effet, il n'y a rien à dire du côté des étages de conversion continu-continu assurée par 3 convertisseurs Buck synchrone de chez Texas Instruments et une poignée de régulateurs de tension. Le premier étage dispose d'ailleurs d'un module auxiliaire pour assurer une redondance du système au niveau le plus critique. Cependant, il n'y a aucune trace d'un « chien de garde » qui lui donnerait la protection nécessaire pour décider s'il a besoin d'être réinitialisé, ou bien encore pour être certain que la bonne tension soit présente à tel ou tel endroit critique du circuit.

A ce niveau de conception, on s'attend à ce qu'un SSD dispose de tous les ingrédients connus pour en faire un produit irréprochable, la performance pure ne doit pas être le seul critère qui compte. Et, sans doute pour des raisons de coût, ça n'est visiblement pas toujours le cas...

Article réalisé en collaboration avec Deus Ex Silicium