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Die 14. und 15. Ausgabe von SDSM und gleichzeitig die Arbeit im Megascale haben mein Interesse an der Hardware-Füllung von Netzwerkgeräten geweckt.

Jetzt ist es merkwürdig geworden, wie der Prozess der Geräteherstellung aussieht und wie sehr die russische Importsubstitution SDSM14 entspricht.

Glücklicherweise halten wir immer noch engen Kontakt zu Artyom Spitsin, dem heutigen Leiter des Moskauer Büros von Eltex Communications. Und er schlug vor, dass ich 29V Okrugnaya in Nowosibirsk neue Fragen stelle.

Dieser Artikel ist ein Produkt einer Reise in die Eltex-Fabrik und weiterer Überlegungen.

Und wir haben auf einer Reise nach Eltex wieder einen tapferen Vierer zusammengestellt: den Netzwerktechniker Yandex (I), einen Tester aus Plesk (unsere Natascha), einen Arbeitslosen, der aus der ganzen Welt zurückgekehrt ist (Sergey, der uns in einem Jahr bei CCIE geholfen hat), und einen Studenten bei SibGUTI ITT (Mischa).

Eines der Dinge, die sich in 2,5 Jahren geändert haben, ist das Fotografieren. Daher wurde ein Teil der Fotos in dieser Veröffentlichung von Eltex zur Verfügung gestellt - von guter Qualität, und ein Teil - im Allgemeinen tut mir leid.

Im Dezember 2018 startete Eltex schließlich ein neues Gebäude. Nur eine Woche vor unserer Ankunft dort. Es gab viel Lärm, sie starteten mit Gelassenheit. Presse, Minister, Exkursionen.
Für meinen verwöhnten Geschmack ist das Design ausschließlich zweckmäßig: sterile Labyrinthe von Korridoren, einheitliche Schränke, rote Klontische, von denen es bereits das letzte Mal bemerkt wurde . Vor diesem Hintergrund wirken die mit Brettern, Widerständen, Chips, Oszilloskopen und anderen aufregenden Geräten übersäten Höhlen von Designern und Eisenarbeitern besonders lebhaft.

Produktionslinie

Die erste von drei 200 Meter langen Linien wurde im zweiten Stock gebaut.
Dies sind ungefähr ein Dutzend in einer Reihe angeordnete Maschinen, zwischen denen sich eine Platte entlang des Förderbandes bewegt und immer mehr neue Teile erhält. Die Maschinen sind mit Abschnitten mit Tischen durchsetzt, die um das Förderband herum installiert sind, wo normale Menschen arbeiten und Arbeiten ausführen, bei denen das Gehirn und der gegenüberliegende Finger billiger sind als das seelenlose asiatische Eisen.
Somit bietet die Linie einen vollständigen Produktionszyklus: Am Anfang treten blanke Leiterplatten ein, und am Ende kommt eine Box mit dem Gerät heraus, die zum Verkauf oder zur Installation bereit ist.

Schauen wir uns zunächst die Produktionsphasen an und finden dann heraus, welche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten dem vorausgehen.

Aufputzmontage

Die erste Stufe ist die Oberflächenmontage von SMD-Komponenten ( Surface Mounted Device ) - Chips, Widerstände, Kondensatoren und andere Komponenten werden an ihren Stellen installiert und verlötet.

Eine Leiterplatte mit bereits geätzten Pfaden und vorbereiteten Landeplätzen tritt vom Ende an in die erste Maschine ein.

Die Maschine trägt eine Mischung aus Lot mit Flussmittel im Verhältnis 9: 1 auf die Platine auf. Damit die Mischung nur auf die gewünschten Punkte fällt, wird eine vorbereitete Schablone verwendet.

Als nächstes bewegt sich die Platine mit Lötmittel zu einer anderen Maschine, auf der Komponenten gemäß dem Schema darauf platziert werden.

Widerstände, Transistoren, Kondensatoren, Speicherchips, Batch-Prozessoren und CPUs befinden sich auf Spulen mit Bändern an der Vorderseite der Maschine.

Es gibt drei solcher Maschinen, die nacheinander installiert werden - alle sind physikalisch identisch, haben jedoch ein anderes Programm und arbeiten mit verschiedenen Komponenten. Wenn es rau ist, ist der Griff für verschiedene Elementgrößen konfiguriert.

Die nächste Maschine ist ein Tellerbackofen. Zunächst erwärmen sie sich allmählich auf 100 Grad, dies gleicht die Temperatur der Komponenten aus und schützt sie im nächsten Produktionsschritt vor Wärmeschock, wenn die Temperatur 5 Minuten lang auf etwa 330 ° C ansteigt. Zulässige Temperaturbedingungen sind in den technischen Daten der Komponenten angegeben.

Am Ende der ersten Stufe wird eine optische Lötanalyse durchgeführt. Im automatischen Modus wird jede Platine auf Kaltlöten , Beschädigungen und Defekte überprüft.

Stiftbefestigung

Als nächstes kommt die Eleganz der Automatisierung. Die Bretter werden von sanften weiblichen (wenn auch nicht nur) Händen in Stücke gerissen. Bei unserem letzten Besuch hat die Stiftmontagewerkstatt einen bleibenden Eindruck hinterlassen. Glücklicherweise ist diese duftende Oase mit Amazonen nicht verschwunden, nur im neuen Gebäude wurde ein Förderband hinzugefügt.

In diesem Stadium werden Elemente mit Stiften auf den Brettern in den bereits vorbereiteten Löchern installiert. Dazu gehören beispielsweise Stromanschlüsse, Netzwerk, Tasten, LEDs.

Die Automatisierung solcher Arbeiten ist für einen relativ kleinen Hersteller immer noch äußerst nachteilig, daher wird dies nach wie vor in Eltex durchgeführt. Und da Männer (die an ein solch eintöniges Schöpfungswerk äußerst schlecht angepasst sind) viele Fehler machen, weisen sie diese hauptsächlich Frauen zu ( und sprechen nicht über Sexismus - es gibt einen historischen Unterschied zwischen den Geschlechtern ).

Ferner tritt die Platte wieder in den Ofen ein, wo die installierten Elemente durch das Wellenverfahren versiegelt werden.

Hier wird zuerst Flussmittel aufgebracht, dann erwärmt sich die Platine wie bei der dreistufigen Oberflächenmontage. Und ganz am Ende der Maschine befindet sich eine große Wanne mit flüssigem Lot und eine Welle geht durch die laminare Wanne. Die Welle berührt leicht eine der Seiten der Platine, und das Lot benetzt die Kontaktflächen. Unter dem Einfluss des Kapillareffekts steigt sie durch die Durchgangslöcher auf und versiegelt die Stifte.

Überschüssiges Lot fließt zurück in die Wanne. Temperatur - ca. 260 ° C.

Auf dem Foto sind die Bretter nur in den Ofen gerichtet.

Die Leitung wurde kurz vor unserem Besuch abgeschaltet - die Maschine behielt noch aufregende Wärme, aber das Lot war bereits gefroren.

Illustration aus einem Artikel über Wellenlöten

Firmware

Alle Geräte durchlaufen dann die Firmware.

Auf dem Foto befinden sich TV-Set-Top-Boxen.

Einbau in das Gehäuse

Die nächste Stufe ist die Installation der restlichen Elemente und des Gehäuses.

Dies geschieht manuell: Eine Person in einem in Asien (oder Russland) vorgefertigten Gebäude montiert ein Brett, das entlang der Linie fährt.

Testen

Testen Sie auf dem Foto Set-Top-Boxen.

Das Testen von Wi-Fi-Geräten sieht sehr interessant aus - auf speziellen Tischen sind Metallboxen installiert, die die Strahlung und damit den Einfluss benachbarter Probanden, die mit Messgeräten gefüllt sind, isolieren.

Verpackung

Der letzte Schritt besteht darin, das fertige Gerät in Schutztaschen, Schachteln und Zubehör zu verpacken: Antennen, Montageohren, Netzteile, Fernbedienungen usw. Daran beteiligt, natürlich, Mann. Das zusammengebaute Gerät kommt entlang der Linie zu ihm und in der Nähe der Kisten wird Verpackungsmaterial gebracht.

Fertige Produkte werden zum Kunden gebracht.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist die Linie auf ein bestimmtes Gerät abgestimmt: beginnend mit Programmen und Schablonen und endend mit einem Satz Bänder mit Komponenten.

Wenn Sie die Konfiguration ändern müssen, wird die Produktion gestoppt und vollständig neu konfiguriert.

In dem neuen Gebäude ist eine Produktion in großem Maßstab geplant - TV-Set-Top-Boxen, Switches, Router, VoIP-Gateways und VoIP-Telefone -, die sofort für Hunderte von Kunden unterschiedlichen Kalibers verfügbar ist ( Trotz der vorherrschenden Stereotypen hat Eltex mehr als einen Kunden ).
Aber die alte Linie, die wir das letzte Mal besucht haben, wird natürlich nicht zerlegt - sie wird eine kleine und experimentelle Produktion haben - Geräte, die immer noch Stück für Stück benötigt werden.

Die interessanteste Frage ist jedoch nicht, wie in asiatischen Maschinen die Bretter mit asiatischen Komponenten überwachsen sind, sondern woher die Programme für sie kommen, die Bretter selbst, die Schablonen.

Bevor Sie das Gerät in der Produktion starten, müssen Sie es entwickeln. Beginnen Sie mit einer Geschäftsaufgabe und enden Sie mit einer 3D-Simulation der Luftströme im Gerät und einer Temperaturkarte.

PCB-Design

Bei diesem Besuch waren die Ingenieure und Architekten von Eltex viel geselliger als vor zwei Jahren. Ich schreibe dies der Tatsache zu, dass Linkmeup in dieser Zeit von einem unbekannten Podcast zu einem Projekt herangewachsen ist, das sogar seine eigenen persönlichen Hasser hat. Obwohl es wahrscheinlich ist, weil es das letzte Mal vier Leute aus Huawei waren, die, wie Sie wissen, ihre Kosaken überall hin schicken, und jetzt bin ich Yanedxoid, Natasha aus Pleska, arbeitsloser Seryoga und Student Mischa).

Daher waren die Eltex-Ingenieure offen und sprachen mit offensichtlicher Freude über ihre Arbeit. Und wir haben die Gelegenheit, eine Frage zu stellen, nicht verpasst.

Blockdiagramm

Alles beginnt mit einem Blockdiagramm . Dies ist der oberflächlichste Blick auf das Gerät / die Platine.

Dieses Diagramm zeigt alle Elemente der Karte und die logischen Verbindungen zwischen ihnen. Seine Aufgabe ist es, eine Vorstellung von der Struktur des Geräts, der Rolle der einzelnen Teile und den Schnittstellen der Interaktion zwischen ihnen ohne unnötige Details zu geben.

Die folgende Abbildung zeigt also das Strukturdiagramm des Motherboards eines herkömmlichen Computers

Blockdiagramm des Motherboards ASUS P5BW-MB .

Wir sehen alle seine Grundelemente und die Verbindungen zwischen ihnen in der allgemeinsten Form.

Bei Netzwerkgeräten handelt es sich um CPU, Speicher, einen Switching-Chip (auch bekannt als Paketprozessor, auch bekannt als Forwarding Engine), PHY (es ist immer noch unklar, wie man in Eltex „fi“ oder „faie“ ausspricht, jeder neigt zur zweiten Option) usw. .

Eltex verfügt über mehrere Geräte von STB bis hin zu modularen Routern. In großen Drüsen der Bedienerebene oder des Gleichstroms entsprechen sie den Vorschriften von Juniper und Forwarding Plane, die vollständig von der Steuerung getrennt sind. Daher nimmt die CPU nicht an der Datenübertragung teil, sondern übernimmt intellektuelle Funktionen. Zum Schalten gibt es einen separaten FE-Chip.

Dies wird in der 14. Ausgabe von SDSM ausführlicher beschrieben.
Auf der anderen Seite verwenden SOHO-Router und Set-Top-Boxen SoC, was für die vom Gerät erwarteten Funktionen völlig ausreicht.

Jeder Gerätetyp hat ein eigenes Strukturdiagramm.

Sie können den Abstraktionsgrad senken und sich daran erinnern, dass jeder Mikrochip selbst eine komplexe Struktur und entsprechende Struktur- und Schaltpläne aufweist. Im Allgemeinen besteht der Unterschied zwischen der Leiterplatte und dem Chip darin, dass in einem Fall Textolit mit Kupferspuren und in dem anderen Fall Siliziumoxid verwendet wird.

Schaltplan

Nachdem das Strukturdiagramm festgelegt wurde, ist es Zeit, mit der Auswahl jeder spezifischen Komponente und der Entwicklung des Schaltplans fortzufahren.

Dies ist ein detailliertes Gerätediagramm mit absolut allen Elementen, der aktuellen Anzahl von Kontakten und deren Verbindungen. Normalerweise ist dies ein mehrseitiges Dokument, in dem das Diagramm in viele Teile unterteilt ist.

Dies ist jedoch immer noch die Logik der Arbeit - nicht die Verdrahtung der leitenden Verbindungen auf der Platine.

Hier ist ein Beispiel eines kleinen Teils des Schaltplans des Motherboards:

Teil des Schaltplans des gleichen Motherboards ASUS P5BW-MB .

Und hier ist ein Auszug aus dem Prinzipdiagramm des MES1124M-Schalters:

Bei einigen Komponenten ist alles relativ einfach. Grob gesagt werden Widerstände und Kondensatoren gleich gewählt. Einfache ASICs in ihren Funktionen.

Je komplexer der Chip ist, desto mehr Fragen und Kompromisse ergeben sich jedoch.

Einerseits implementiert jeder Lieferant die gleichen Mechanismen auf seine Weise. Andererseits ist der Satz der unterstützten Funktionen auch für alle unterschiedlich.

Am schwierigsten ist natürlich die Auswahl der Prozessoren - Zentral und Paket (FE). Darüber hinaus ist letzteres komplizierter, da es ausreicht, die Architektur für die CPU zu bestimmen, und dann alle Hersteller ± dasselbe tun, und für FE sind die Variationen in der unterstützten Funktionalität und Sprache der Kommunikation mit dem Chip nicht beschränkt.

Außerdem sind die Hersteller jetzt genug auf dem Markt:

Broadcom-Serie
Marvell XPliant
Barfuß Tofino
Mellanox-Spektrum
Innovium Teralynx
Sogar Realtek

Bei Switches hat Eltex in der Rolle des FE nicht bei einem Halt gemacht, sondern verwendet Broadcom, Marvell und Realtek.

Sowohl der Switching-Chip für den Switch als auch der SoC für einen Wi-Fi-Punkt oder eine STB sind das Herzstück, um das alle anderen Bindungen aufgebaut sind.

Wenn die Rechnung an Hunderte und Tausende von Beinen geht, ist es bereits wissenschaftlich wert, zu verstehen, wie der Chip funktioniert. Daher liefert der Hersteller normalerweise eine Art experimentelles Gerät mit diesem Chip. Es sollte nicht flexibel, kompakt und energieeffizient sein - seine einzige Aufgabe besteht darin, die Interaktion mit dem Chip zu zeigen (zusätzlich zu Tausenden von Seiten SDK-Dokumentation).

Und der Anbieter von Netzwerkgeräten denkt danach bereits darüber nach, wie diese Beine an ihren Geräten befestigt werden können.

Übrigens verwenden sie als Software für das Haus und Eisenstücke mit fester Größe genau dieses SDK, das vom Chiphersteller bereitgestellt wird. In einigen Fällen beenden sie es und geben es manchmal dem Benutzer - so wie es ist.

So wird im Stadium der Fertigstellung des Schaltplans völlig klar, wie das Gerät funktioniert und welche Komponenten verwendet werden.

Leiterplattenlayout

Die nächste Aufgabe besteht darin, alles auf einer Leiterplatte zu platzieren.

Moderne Motherboards sind mehrschichtig - bis zu 40 Schichten (was eher selten als üblich ist). Sie nehmen allmählich in der Produktion zu - zuerst wird das Schema auf die tiefste innere Schicht geätzt, dann werden die nächsten einzeln geätzt und mit den vorhandenen gepresst. Je mehr Schichten vorhanden sind, desto geringer ist die Dicke jeder Platte. Dementsprechend ist die Beziehung zwischen der Anzahl der Schichten und der Plattendicke nicht linear.

Im einfachsten Fall gibt es nur eine Schicht. Im einfachen Fall gibt es vier davon, und sie sind funktional getrennt: Signal, Stromversorgung, Erdung. Bei komplexen Karten, wie z. B. für Schalter, besteht auch die Möglichkeit, die für Leiter verfügbare Fläche wiederholt zu vergrößern, ohne die Größe tatsächlich zu erhöhen, und eine Induktion zwischen benachbarten Spuren auf derselben Schicht zu vermeiden, die nebeneinander verlaufen.

Ein Beispiel für eine vierschichtige Platine: Im Licht fällt auf, wie sich leitende Pfade und Erdung auf verschiedenen Schichten unterscheiden.

Natürlich müssen verschiedene Schichten miteinander interagieren, dh einen Metallkontakt haben, sodass die Schichten an den richtigen Stellen bis zur erforderlichen Tiefe gebohrt werden (bis zu welcher Schicht Sie bohren müssen). Wenn der Durchmesser größer als 0,2 mm ist, wird ein herkömmlicher Bohrer verwendet, bei kleineren Werten wird ein Laser verwendet.

Ferner ist dieses Loch metallisiert.

Auf dem Foto habe ich hervorgehoben, wie solche Durchkontaktierungen auf der Tafel aussehen.

Vias

3D-Modell einer Multilayer-Board- und Vias-Implementierung.

Ein Stück einer Allzweckplatte anstelle der Durchkontaktierungen.

Ein interessanter Punkt (der übrigens hier bei jedem Schritt auftritt): Wenn ein Hochgeschwindigkeitssignal (10GE) durch das Übergangsloch geht, sagen wir von der oberen Schicht und „taucht“ nach innen, bleibt der nicht verwendete Teil des Lochs zwischen dieser inneren und der unteren Schicht. Sagen wir also den parasitären (Stub) Teil der Durchkontaktierungen. Um es von der Rückseite der Platte zu entfernen, werden solche Durchkontaktierungen mit einem großen Bohrer bis zu einer bestimmten Tiefe bis zur erforderlichen inneren Schicht gebohrt.

Ein interessanter Punkt (der übrigens hier bei jedem Schritt auftritt): Wenn Sie diese Durchkontaktierungen so lassen, wie sie sind, wird das Hochgeschwindigkeitssignal (10GE), das von der oberen zur inneren Schicht abtaucht, vom Streuteil (Stummel) reflektiert, und es können Störungen auftreten Es wird ein Rauschen übertragen, das die Platine bis zu einer vollständigen Fehlfunktion beeinträchtigt.

Eine mögliche Lösung für dieses Problem, das Eltex verwendet, ist die Backdrilling-Technologie. Auf der gegenüberliegenden Seite wird ein Gegenloch mit größerem Durchmesser gebohrt. In diesem Fall wird das Signal nicht reflektiert, sondern durchgelassen.

Es stellt sich natürlich heraus, dass anstelle eines solchen Übergangslochs keine Spur auf einer der Schichten liegen kann.

Die allgemeine Empfehlung lautet jedoch, Durchkontaktierungen so weit wie möglich zu vermeiden, insbesondere bei Hochfrequenzsignalen.

Bis vor kurzem hatte ich die Illusion, dass Spuren von Spuren auf Leiterplatten lange Zeit automatisch gemacht wurden. Es war kaum vorstellbar, dass Kilometer der dünnsten Wege von Hand gezeichnet werden.

Aber zuerst, im Virtualisierungs-Podcast, grub sich Mr. Engineer tief in das Eisen ein und beanstandete tonlos, dass jetzt kein einziges Produkt ein angemessenes Auto-Routing durchführen kann, und jetzt ist Eltex ein Beispiel, das diese Aussage bestätigt.

Schlimmer noch, anfangs gibt es nicht einmal eine Bibliothek von Chips, die auf den Arbeitsbereich geworfen und durch Spuren verbunden werden könnten. Die Spezifikation der Chips gibt die Position der Pads an, die im Projekt manuell neu erstellt werden.

Und wenn der Chip beispielsweise 1200 Kontakte hat, werden die Kontakte selbst und die Spuren von jedem manuell gezeichnet.

Im Allgemeinen verfügen moderne Plattformen für die Entwicklung einer Leiterplatte über Autotracing-Funktionen. Nur für einen angemessenen Betrieb müssen bei einem mehr oder weniger komplexen Schema Hunderte von Regeln festgelegt werden.

Einige von ihnen sind recht einfach:

Die Breite der leitenden Spuren. Es gibt ein Meer von Nuancen. Universelle Regeln ergeben sich jedoch aus dem Ohmschen Gesetz: Je niedriger der Querschnitt, desto höher der Widerstand und desto größer der Spannungsabfall und dementsprechend die Erwärmung.
Spaltbreite. Bei Vorhandensein unterschiedlicher Potentiale in zwei Leitern kann sogar ein Dielektrikum zum Leiter werden. Und je wahrscheinlicher die Leiter näher sind.
Die Breite der Pfade und Lücken ist somit ein Kompromiss zwischen Risiko und Wirksamkeit.
Übrigens gibt es hier einen subtilen Punkt: Während ganz (nein) Russland Millimeter verwendet, um Größen zu berechnen, zählt China (und nicht nur er) in Meilen.
Mille ist der Tausendstel Zoll bzw. 0,0254 mm.
Hier wartet das imperiale Maßsystem auf uns, wie 8 Dimensionen, die in Elementarteilchen lauern (ich frage mich, ob ich Zeit haben werde, diesen Glauben in meinem Leben zu bereuen ).
Daher sind Situationen recht typisch, wenn Sie bei der Arbeit mit chinesischen Herstellern von einem System zum anderen nachzählen müssen. Praktisch. Zu einer Zeit wandelten die Griechen Zahlen in das babylonische System um, weil es bequem war, darin zu zählen, und dann zurück ins Griechische - weil es so akzeptiert wurde.

Und der andere Teil ist weniger offensichtlich.

Es wird nicht empfohlen, die Spuren in einem Winkel von 90 Grad zu drehen - genauer unter 45 oder im Radius abgerundet.

Ansonsten breitet sich der Strom ungleichmäßig aus . Bei hohen Strömen kann dies zu lokaler Überhitzung und Burnout der Strecke führen.

Wenn es sich um ein Hochgeschwindigkeitssignal handelt, muss das Signal reibungslos auf der Platine weitergeleitet werden, um die Dämpfung zu verringern. Hier ist eine Drehung auch bei 45 Grad nicht zulässig - nur eine Rundung.

Eltex verwendet einen Biegeradius für das Auge, der mehr als ausreichend ist.
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CPU+DDR MES1124M.

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Dies erklärt manchmal die seltsame Form der Spuren auf den Brettern. Dies ist nichts anderes als die Ausrichtung der Längen der Leiter zueinander.

Spuren, die den Prozessor und den Arbeitsspeicher verbinden

Dies war schon immer erforderlich.

Vektorsupercomputer CRAY-1.

Nicht nur die Pfade jeder der Tausenden von Spuren werden manuell bestimmt, sondern bei Bedarf auch alle Durchkontaktierungen, Rundungen und die Steuerung der gleichen Leiterlänge (siehe unten für Differentialpaare ).

Pavel Bombizov, Konstrukteur von Eltex, zeigte, wie man Spuren auswählt, ihre Länge sieht und mit der Länge seines Paares vergleicht, wie man eine Verbindung auswählt und entlang des Radius glättet, wie man Kontaktflächen aus Chips in Form einer einheitlichen Anordnung von Punkten erzeugt.

Neue Komponentengehäuse müssen wirklich von Hand gezeichnet werden. In der Dokumentation zum Chip gibt der Hersteller die Position der Pads, ihre Größe und andere Informationen an, die in die Bibliothekskomponente neu gezeichnet werden müssen. Manchmal ist dies nicht so einfach, weil die Anzahl der Kontakte einer Mikroschaltung mehrere Tausend erreichen kann, und die Hauptsache hier ist, keinen Fehler mit ihrer Position und Bezeichnung zu machen.

Sobald die gezeichnete Komponente jedoch in die Bibliothek gebracht wurde, kann sie in Zukunft einfach in den Arbeitsbereich übertragen werden.

Das heißt, es werden nur neue Komponenten gezeichnet, die zuvor noch nicht in Projekten verwendet wurden. Der Hauptteil der Komponenten ist entweder bereits früher gezeichnet oder in der Standardbibliothek der in CAD integrierten Komponenten verfügbar.

PHY — , .

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Das heißt, das Design der Boards ist immer noch eine enorme Arbeit, die es erfordert, dass der Designer äußerst vorsichtig und konzentriert ist.

Laut Paul dauert das Layout eines Boards einen Monat. Wenn es sich um einen Switch mit einer vierschichtigen Platine handelt - ungefähr einen Monat. Beispielsweise kann MES9032, das 20 Schichten und viele Nuancen aufweist und die Lösung vieler Designprobleme erfordert, mehr als sechs Monate dauern.

Der letzte Schritt bei der Gestaltung der Platine ist der Siebdruck - die Anordnung der Positionsbezeichnungen von Komponenten, Anschlussetiketten, E / A-Schnittstellen usw.

Dies ist nicht nur eine zwingende Voraussetzung für die industrielle Entwicklung von Leiterplatten, sondern auch eine Art „Codekommentar“:
Verwendung der Platine, Installation einer Komponente mit einer Plus / Minus-Stromversorgung, die in der Anzeige angezeigt wird, und Positionierung der Platine im Gerät (z. B. ein Kreiselsensor, für den die Position der Achsen wichtig ist).

Zu diesem Zeitpunkt ist bereits vollständig bekannt, wie die Platine aussehen und welche Komponenten darauf stehen werden.

Die Entwicklung des Gerätes hierzu ist jedoch noch nicht abgeschlossen. Selbst die Leiterplatte kann noch nicht an die Produktion gesendet werden, da die Ergebnisse des nächsten Schritts möglicherweise weitere Änderungen erfordern.

Berechnung des Gehäuse- und Lüftungssystems

Weiter (eigentlich parallel) wird das Projekt an die Planer des Gehäuse- und Lüftungssystems übertragen. Offensichtlich handelt es sich hierbei um verwandte Dinge, daher ist eine Person (oder Abteilung) damit beschäftigt.
Zu diesem Zeitpunkt werden die Ergebnisse des vorherigen Schritts in SolidWorks importiert.

Unter dem Gesichtspunkt der Gehäuseform ist es wichtig, die Abmessungen der Platine, die Position der Anschlüsse, Anzeigen, Tasten, Antennenkabel usw. zu kennen.

Aus Sicht des Lüftungssystems die von den Bauteilen erzeugte Wärmemenge, ihre Größe und Lage.

Jetzt wird ein dreidimensionales Modell des Geräts zusammen mit dem Körper und der inneren Packung erstellt.
Basierend auf der Wärmeableitung, den geschätzten Luftströmen und der Erfahrung ordnet der Konstrukteur Lüftungsöffnungen, Heizkörper und Trennwände an und beginnt mit der Berechnung.

Vor allem aber ist das Modell stark vereinfacht. Gereinigt:

Board Layering
Tracks
Vias
Befestigungslöcher
Komponenten, die vernachlässigbare Wärme abgeben und den Luftstrom nicht beeinträchtigen
Die Komponenten selbst sind auch bis auf Parallelepipeds vereinfacht.

Vereinfachtes Modell MES1124M.

Die Temperaturkarte, die Luftströmungsrichtungen, ihre Geschwindigkeit und all dies für verschiedene Zeitintervalle werden für eine ziemlich lange Zeit berechnet. Bei einem einfachen Schalter oder einer STB auf der Near-Flood-Grafikkarte dauert dies mehrere Stunden. Und für den ME5000 Modular Router - 2 Wochen.

Leider durften die Ergebnisse von Berechnungen mit Flugbahnen von Luftströmen und Temperaturkarten, die das große Interesse eines Ingenieurs weckten, nicht von erstaunlicher Schönheit veröffentlicht werden.

Leider benötigt Eltex noch keinen ausreichenden Computercluster, sodass dies zum Nutzen des Desktop-Designers des Kunden funktioniert. Ich habe vergessen zu fragen, aber es wäre nicht bequemer, hier auf öffentliche Clouds zurückzugreifen - jeder Anbieter mit Selbstachtung hat bereits eine Farm mit einer GPU (oder Plänen).

Basierend auf den ersten Ergebnissen probiert der Designer verschiedene Konfigurationen von Heizkörpern, Trennwänden, Lüftern und Öffnungen im Rahmen der bestehenden Einschränkungen aus.

Dies ist nicht immer erfolgreich. In einigen Fällen müssen Sie das Projekt einen Schritt zurücksetzen und das Layout der Elemente und sogar ihrer Modelle überarbeiten.

Dieser iterative Prozess wird fortgesetzt, bis die Berechnungen ein stabiles Temperaturregime zeigen.

Natürlich ist das Kühlsystem eine der Kompromisslösungen zwischen Energieeffizienz und Nenntemperaturbetrieb.

In einer TV-Set-Top-Box sieht der Kühler beispielsweise nicht richtig aus. Gleichzeitig erwartet niemand eine passive Kühlung von einem Chassis mit fünfzehn Einheiten. Übrigens sind 6 dieser Lüfter darin, von denen jeder mit maximaler Geschwindigkeit von der Tischoberfläche kommt:

Ich möchte hier an Yandex erinnern , das dank der kompetenten Planung der Luftströme in Servern (natürlich nicht nur dies) in seiner DC-Freikühlung und PUE nahe eins erreicht hat.

Nun kommt dann die Phase des Testens der Theorie mit der Praxis. Vor der Massenproduktion des Gehäuses in Eltex selbst wird eine Testversion auf einem 3D-Drucker gedruckt und eine Prototyp-Platine eingelegt. Und dann wird das Gerät zahlreichen Tests unterzogen.

Hier finden Sie Inkonsistenzen des Gehäuses mit der Platine, Fehler in der Anordnung der Elemente, Benutzerfreundlichkeit und vor allem die Messung der tatsächlichen Temperatur der Chips in verschiedenen Teilen der Platine, um herauszufinden, inwieweit das Modell der Realität entspricht.

Laut Eltex-Mitarbeitern werden in den meisten Fällen keine Abweichungen festgestellt. Wenn die Tests jedoch fehlschlagen, muss das Modell korrigiert werden - entweder haben sie etwas nicht berücksichtigt, oder es hat sich ein Fehler in die Eingabedaten eingeschlichen, z. B. wurde die Chip-Wärmeerzeugung falsch eingegeben.

Das Modell ist also wie immer ein Kompromiss zwischen seiner Nähe zur Realität und der Effektivität von Berechnungen. Das simulierte Objekt sollte so weit wie möglich vereinfacht werden, aber nicht mehr.

Wenn die Tests bestanden sind, wird der Fall genehmigt, das Gerät funktioniert ordnungsgemäß, es wird in Serie geschaltet.

3D-Modell MES1124M im Fall.

Kunststoffgehäuse werden hauptsächlich in China hergestellt. Es scheint, dass sie Metall biegen können, aber nicht immer, wie Eltex sagt.

Mehrschichtplatten werden auch in Asien hergestellt, obwohl wir auch Fabriken in Russland haben. Diese Wahl hat mehrere Gründe. Zum Beispiel die Fähigkeiten der Prozesstechnologie: Unsere Durchkontaktierungen wissen nicht, wie Durchkontaktierungen von 0,1 mm hergestellt werden sollen. Produktstabilität und vorhersehbare Lieferzeiten sind weitere Gründe. Es gibt keine Möglichkeit zu erkennen, dass die Produktion in Asien immer noch billiger ist als in Russland.

Alle Flusen und Mikrochips sind auch von dort.

Nun, all dies komponiert bereits am Fließband in Nowosibirsk.

Erstellen Sie dazu:

Montagezeichnung auf der Tafel,
Schablonen zum Auftragen von Lötpaste auf die Maschine,
Programm für Komponenteninstallationsprogramm: Was, wie und wo zu installieren

Dies alles wird erwartungsgemäß von denselben Leuten gemacht, die sich mit Entwicklung befassen.

So sieht eine in China hergestellte Leiterplatte aus.

MES1124M Schalttafel Darauf habe ich Schlüsselkomponenten vermerkt: CPU und Speicher, FE- und PHY-Chips, Downlink- und Uplink-Ports und interessanterweise Transformatoren. Ihre Aufgabe besteht darin, die Anschlussstifte vom Rest des Switches und des Chassis zu isolieren und infolgedessen teure PHY- und Paketvermittlungschips zu schützen.

Eine Isolierung von 1500 VAC ist die Mindestanforderung des IEEE802.3-Standards. Wenn also 220 VAC in den Anschluss eintreten (z. B. über ein Twisted-Pair-Kabel, wenn die Kabelisolierung beschädigt ist), brennt nichts - 220 VAC können nicht durchbrechen.

Der Transformator kann jedoch nicht vor elektrostatischer Entladung schützen, da die Entladung von der Primärseite des Transformators auf der Schaltung auf der Sekundärseite induziert wird. Der Schutz gegen Elektrostatik erfolgt auf andere Weise.

Was die Importsubstitution betrifft, müssen wir leider zugeben, dass wir nicht über das Layout der Leiterplatten und die Montage / das Löten des fertigen Geräts hinausgegangen sind. Alle Mikrochips werden weiterhin in Asien gekauft.
Eltex hatte (und hat) Erfahrung mit den Baikals als Zentralprozessoren. In Zusammenarbeit mit Experten von Baikal Electronics werden Geräte für Regierungsbehörden erstellt.

Die Situation mit Paketprozessoren (FE) hat sich jedoch nicht geändert - wir wissen immer noch nicht wie. ~~Und soweit ich weiß, versuchen wir es nicht.~~ Eltex sagt, ich liege falsch, aber leider ohne Details. Es sei denn natürlich, es geht nicht um Milander-Chips , die sicherlich neugierig sind, aber immer noch weit von der Blutungsgrenze entfernt.

Außerdem hatten wir diesmal die Gelegenheit, zum zweiten Mal mit Alexander Evgenievich Mokhov, Leiter des Labors für Ethernet-Technologie, zu sprechen. In gewisser Weise kommen MES-Switches und ME5000-Router aus seinen Händen.

Das letzte Mal waren wir Scouts von Huawei, vor denen wir nicht im Voraus gewarnt haben. Und jetzt wurde der Besuch im Voraus vereinbart, und Gäste von klaren Orten. Daher haben wir anstelle von misstrauischen, ordentlichen Phrasen ein privates Gespräch geführt, aus dem hervorgeht, dass Eltex im Allgemeinen die Best Practices beim Aufbau modularer Geräte befolgt.

Vielleicht gibt es im Wesentlichen nichts hinzuzufügen.

Nützliche Links

Fazit

In technologischer Hinsicht war der Ausflug ausgezeichnet. Persönlich war ich daran interessiert, in die Prozesse einzutauchen, und außerdem habe ich selbst ein wenig über dieses Thema gelesen. Einige Dinge wurden zu echten Entdeckungen, andere stellten einfach alles an seinen Platz.

Trotz der zweideutigen Haltung sowohl der Bedieneringenieure als auch der normalen Benutzer gegenüber Eltex bin ich froh, dass wir Menschen haben, die in der Lage sind, solche Dinge zu erstellen, sie zu erstellen und keine Angst haben, darüber zu sprechen.

Während dieser Zeit hat der modulare Router die Entwicklungsphase verlassen und arbeitet an einem unbenannten Kundennetzwerk. Wenn es glückliche Ingenieure gibt, die sie bedienen, schreiben Sie Kommentare.

Nach Angaben der Marketingabteilung von Eltex erfolgt die Lieferung ihrer Ausrüstung bisher neben Russland in den GUS-Ländern, in Europa, im Nahen Osten, in Nord- und Südamerika sowie in Südostasien. Breitbandausrüstung für Telekommunikationsbetreiber erfreut sich der größten Nachfrage auf dem ausländischen Markt.

Wir wünschen unserem Hersteller eine aktive und produktive Expansion in den internationalen Markt - nur dort stellt ein gesunder Wettbewerb echte Herausforderungen.

Wenn Sie der Online-Welt etwas Neues bringen und etwas zu zeigen und zu erzählen haben, besuchen wir Sie auch gerne.

Danke

Maria Mishchenko - Eltex Vermarkter und unser Guide.
Artyom Spitsyn ist Leiter des Büros von Elteks Communications in Moskau und Initiator der Tour.
Pavel Bombizov - Konstrukteur Eltex (Konstruktionsbretter)
Alexey Filon - Konstrukteur Eltex (Entwurf von Gebäuden und Lüftungssystemen)
Sergey Igonin - Leiter Eltex SMD (Produktionslinie)
Vyacheslav Gorbach - Softwareentwickler Elteks (Hardwarelabor, eine Geschichte über die Verwendung des SDK für SoC)
Alexander Mokhov - Leiter des Eltex-Labors für Ethernet-Technologie (Entwicklung von Netzwerkgeräten und Interaktion mit Chipherstellern)
Roman Guryev - Elektronikingenieur (zur Korrektur von Ungenauigkeiten)
Dmitry Bulygin - Kommunikationsingenieur (für seine Bekanntschaft mit Artyom und Kommentare zur Lesbarkeit des Textes)
Sergey Lunkov - Netzwerktechniker (pro Unternehmen)
Natalya Astashenko - Tester (für das Unternehmen und Änderungen des Artikels)
Mikhail Purtov - Student (pro Firma)
Pavel Ostapenko - Kommunikationsingenieur (für ungemachte Fotos und Änderungen des Artikels)

Wie mache ich einen Wechsel?