Les systèmes de stockage actuels non seulement se développent en térabits et offrent des débits de transfert de données plus élevés, mais consomment également moins d'énergie et occupent un espace réduit. Ces systèmes nécessitent également une meilleure connectivité pour plus de flexibilité. Les concepteurs ont besoin d'interconnexions plus petites pour fournir les débits de données nécessaires aujourd'hui et demain. Et une norme, de sa conception à son développement, puis à sa maturation progressive, est loin d'être une mince affaire. Dans le secteur informatique en particulier, toute technologie est en constante amélioration et évolution, à l'instar de la spécification Serial Attached SCSI (SAS). Successeur de la spécification SCSI parallèle, la spécification SAS existe depuis un certain temps.
Au fil des ans, SAS a amélioré ses spécifications. Bien que le protocole sous-jacent ait été conservé, il n'y a eu que peu de changements. En revanche, les spécifications du connecteur d'interface externe ont subi de nombreuses modifications. SAS s'est adapté à l'environnement du marché. Grâce à ces améliorations continues, les spécifications SAS ont gagné en maturité. Les connecteurs d'interface de différentes spécifications sont appelés SAS, et la transition du parallèle au série, de la technologie SCSI parallèle à la technologie SAS (Serial Connected SCSI), a profondément modifié le schéma de routage des câbles. L'ancien SCSI parallèle pouvait fonctionner en mode asymétrique ou différentiel sur 16 canaux, jusqu'à 320 Mbit/s. Actuellement, l'interface SAS 3.0, plus courante dans le domaine du stockage d'entreprise, est toujours utilisée sur le marché, mais sa bande passante est deux fois plus rapide que celle du SAS 3, qui n'a pas été mis à niveau depuis longtemps, soit 24 Gbit/s, soit environ 75 % de la bande passante d'un disque SSD PCIe 3.0 × 4 standard. Le dernier connecteur MiniSAS décrit dans la spécification SAS-4 est plus compact et offre une densité plus élevée. Il est deux fois plus petit que le connecteur SCSI d'origine et 70 % plus petit que le connecteur SAS. Contrairement au câble parallèle SCSI d'origine, les câbles SAS et Mini SAS disposent de quatre canaux. Cependant, outre une vitesse, une densité et une flexibilité accrues, la complexité est accrue. En raison de la taille réduite du connecteur, le fabricant, l'assembleur et le concepteur du système doivent accorder une attention particulière aux paramètres d'intégrité du signal tout au long de l'assemblage.
Tous les assembleurs de câbles ne sont pas en mesure de fournir des signaux haut débit de haute qualité répondant aux exigences d'intégrité du signal des systèmes de stockage. Ils ont besoin de solutions de haute qualité et économiques pour les systèmes de stockage les plus récents. Pour produire des assemblages de câbles haut débit stables et durables, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Outre le maintien de la qualité de l'usinage et du traitement, les concepteurs doivent accorder une attention particulière aux paramètres d'intégrité du signal qui rendent possibles les câbles mémoire haut débit actuels.
Spécification de l'intégrité du signal (Quel signal est complet ?)
Parmi les principaux paramètres de l'intégrité du signal figurent la perte d'insertion, la diaphonie proche et lointaine, la perte de retour, la distorsion de la paire différentielle interne et l'amplitude du mode différentiel par rapport au mode commun. Bien que ces facteurs soient interdépendants et s'influencent mutuellement, nous pouvons les considérer un par un pour étudier leur impact principal.
Perte d'insertion (Paramètres haute fréquence Bases 01 - Paramètres d'atténuation)
La perte d'insertion est la perte d'amplitude du signal entre l'extrémité émettrice et l'extrémité réceptrice du câble, qui est directement proportionnelle à la fréquence. Elle dépend également du nombre de fils, comme l'illustre le diagramme d'atténuation ci-dessous. Pour les composants internes à courte portée d'un câble de calibre 30 ou 28 AWG, un câble de bonne qualité doit présenter une atténuation inférieure à 2 dB/m à 1,5 GHz. Pour un SAS externe 6 Gbit/s utilisant des câbles de 10 m, un câble de section moyenne de 24 est recommandé, avec une atténuation de seulement 13 dB à 3 GHz. Pour une meilleure marge de signal à des débits plus élevés, optez pour un câble présentant une atténuation plus faible aux hautes fréquences pour les câbles plus longs.
Diaphonie (Bases des paramètres haute fréquence 03 - Paramètres de diaphonie)
Quantité d'énergie transmise d'une paire de signaux ou de différences à une autre. Pour les câbles SAS, une diaphonie proche (NEXT) insuffisante est à l'origine de la plupart des problèmes de liaison. La mesure de la NEXT est effectuée à une seule extrémité du câble et correspond à la quantité d'énergie transférée de la paire de signaux de sortie à la paire de réception d'entrée. La diaphonie lointaine (FEXT) est mesurée en injectant un signal pour la paire de transmission à une extrémité du câble et en observant la quantité d'énergie restante sur le signal de transmission à l'autre extrémité.
Le défaut NEXT dans l'assemblage de câbles et le connecteur est généralement dû à une mauvaise isolation des paires différentielles de signaux, pouvant être due à des prises et des fiches, à une mise à la terre incomplète ou à une mauvaise manipulation de la zone de terminaison du câble. Le concepteur du système doit s'assurer que l'assembleur de câbles a résolu ces trois problèmes.
Courbes de perte pour les câbles 100Ω courants de 24, 26 et 28
Pour un assemblage de câbles de bonne qualité, conforme à la spécification SFF-8410 relative aux exigences de test et de performance du cuivre HSS, le NEXT mesuré doit être inférieur à 3 %. Concernant le paramètre s, le NEXT doit être supérieur à 28 dB.
Perte de retour (Principes de base des paramètres haute fréquence 06 - Perte de retour)
La perte de retour mesure la quantité d'énergie réfléchie par un système ou un câble lors de l'injection d'un signal. Cette énergie réfléchie peut entraîner une baisse d'amplitude du signal à l'extrémité réceptrice du câble et des problèmes d'intégrité du signal à l'extrémité émettrice, ce qui peut engendrer des interférences électromagnétiques pour le système et ses concepteurs.
Cette perte de retour est due à des désadaptations d'impédance dans le câblage. Seule une gestion rigoureuse de ce problème permet d'éviter toute variation d'impédance du signal lors de son passage dans la prise, la fiche et la borne, et de minimiser ainsi les variations d'impédance. La norme SAS-4 actuelle a été mise à jour pour une valeur d'impédance de ±3 Ω, contre ±10 Ω pour la norme SAS-2. Les exigences relatives aux câbles de bonne qualité doivent être maintenues dans la tolérance nominale de 85 ou 100 ±3 Ω.
Distorsion oblique
Dans les câbles SAS, il existe deux distorsions d'inclinaison : entre les paires de différence et à l'intérieur de ces paires (le signal de différence de la théorie de l'intégrité du signal). En théorie, si plusieurs signaux arrivent à une extrémité du câble, ils devraient arriver simultanément à l'autre. Si ces signaux n'arrivent pas simultanément, ce phénomène est appelé distorsion d'inclinaison du câble, ou distorsion retard-inclinaison. Pour les paires de différence, la distorsion d'inclinaison à l'intérieur de la paire de différence correspond au retard entre les deux fils de la paire de différence, et la distorsion d'inclinaison entre les paires de différence correspond au retard entre les deux paires de différence. Une distorsion d'inclinaison importante de la paire de différence dégrade l'équilibre différentiel du signal transmis, réduit son amplitude, augmente la gigue temporelle et provoque des interférences électromagnétiques. La différence entre un câble de bonne qualité et la distorsion d'inclinaison interne doit être inférieure à 10 ps.
Date de publication : 30 novembre 2023
