EMC 合规是玄学吗?一次机架级辐射超标排障记
机架后侧 26.565GHz 辐射超标,排查两轮无果,最终靠一场无关会议上的论文找到解法:在连接器上加吸波材料。这不是玄学,是高频物理。
核心论点 · 点时间戳可跳到原声
EMC 是什么,为什么是黑魔法
Robert 解释 EMC:电子设备的信号在不同频率工作,可能成为辐射体,干扰周围设备。无意的天线是主要问题,不是手机那种拉杆天线,而是缝隙天线和腔体。例如,26.565GHz 的四分之一波长只有约 3 毫米,一个金属腔体的开口若恰好是几毫米,就会成为意外的谐振天线。Bryan 说这是唯一一个经常出现「巫术」「伏都」词汇的工程领域,因为看起来像黑魔法,其实是几何学。
— Robert "RFK" Keith伺服器侧板簧片:分隔缝隙的物理
Bryan 用 drive caddy 上的弹簧手指举例:那些看似固定硬盘的弹片,真实作用是打断插槽的连续缝隙,把一个长缝隙分成几个小缝隙,从而把辐射能量推到更高频率、能量更小。这是 EMC 里最廉价也最常见的技巧。Bryan 感叹这不像第一性原理,倒像「最后原理」——临发货前才被迫处理。但物理就是物理,不是玄学。
— Bryan Cantrill32 槽位 vs 24 槽位的合规差异
Robert 说明这次回暗室的背景:Cosmo 机架从 24 槽升级到 32 槽,因为功率约束解除了。但 32 个 Gen5 PCIe 跑在更高频率上,辐射会叠加,必须重新做整套机架级合规测试。他对比了服务器厂商只测单台、单独 12V 供电的做法,而 Oxide 卖的是整机架,所以必须整个机架进暗室,所有交换机和 sled 的线缆、背板、腔体都是潜在辐射源。这就是为什么这次测试的对象是完整系统。
— Robert "RFK" Keith26.565GHz 超标与首次排障失败
Stu 描述第一次进暗室的场景:Rack model 0.5 首次带电,整流器风扇更响更尖。意外的是在 26.565GHz 出现超限值辐射。他们先检查了 QSFP 笼子的弹片接触点,发现喷漆遮蔽不完美,用砂纸打磨后无效;再试整理内部飞线,也没用;用铝箔局部屏蔽,仍然无效。两轮测试后毫无进展,只能带着未解问题离场,连一条可行的下一步都没有。
— Stu Donnan怀疑收发器型号变化
离场后,Joe 提出一个线索:本次用的收发器与上次不是同一批。同一规格,但每年新版本会更新 DSP,发射特性可能微变。Robert 起初不以为意,因为即使如此也不是可落地的解法——产品必须支持这些收发器。但这是一个重要的排查方向:配置是人为构造的最坏情况,64 个同一型号 200G 收发器全开,这在真实产品里根本做不到,因为侧板没有 200G 背板。这种「虚假的最坏情况」反而把隐患暴露出来。
— Robert "RFK" Keith一场无关会议给出的解法
第三次进暗室时,Dan 在德州一场 SI 会议上听到一篇论文,主题是时域有限差分法仿真电磁场,其中一个案例恰好是光收发器,解法是在连接器周围贴吸波材料。Dan 马上把内容发给 Robert,而 Robert 和 Stu 正准备用同样的材料开始手工切割。论文因为给了他们精确的做法:材料要贴在连接器顶部、QSFP 笼子下方,越接近收发器引脚越好。这不是运气,而是技术社区信息共享的价值。
— Dan Chirpich手工贴片与工厂量产工艺
Robert 描述贴吸波材料的过程:需要把 10mm×5mm 的小条塞进 QSFP 笼子下方的狭小空间,用镊子、拿尺子量,像做手工艺品。好消息是材料确实起作用,但只测了顶端一排,需要按功率叠加推算四排全贴的效果。真正的难点在工厂:这要在连接器压装前贴好,用模具冲切好的小方块,让产线工人像贴贴纸一样操作。这个方案让工厂很想杀人,但它是目前唯一的解。
— Robert "RFK" Keith这不是补丁,是修复
Bryan 强调这不能叫 mitigation,应该叫 fix。Dan 补充说,这种能量从连接器处泄漏几乎是收发器驱动设计的固有属性,不是因为 Oxide 设计失误。在能量偏离轨道的起点加吸收体,是在与物理定律合作,而不是对抗。Stu 笑着说整个测试过程中他必须强行压制乐观情绪,因为一旦期待某次改动有效,结果往往是无效。最终他们带着两分贝的余量离开,两周后还要再回暗室做最终确认。
— Bryan Cantrill原话 · 已逐字校验
It's the things that you don't normally encounter or think about in your when you would go to a conference on design.
这些东西是你平时去设计大会时不会遇到、也不会想到的。
Robert "RFK" Keith8:30
It feels like last principles engineering.
这感觉像是「最后原理」工程。
Bryan Cantrill19:30
We have so many places where things can go bad and be sad and cause problems.
我们有太多地方可能出问题、让人难过、制造麻烦。
Robert "RFK" Keith30:20
There's no atheist in the chamber.
暗室里没有无神论者。
Robert "RFK" Keith41:00
Even if that is the problem, that's not an actionable solution.
即使那真是问题所在,也不是一个可执行的解法。
Robert "RFK" Keith52:20
数字与实体
| 本次超标辐射频率 | 26.565 GHz | 38:00 |
| 对应四分之一波长的物理尺寸 | 约 10-12 毫米 | 39:50 |
| 机架槽位数量(原),现为 32 | 24→32 | 29:00 |
| 暗室线路(line)最初承载能力 | 60 安培 | 34:00 |
| 新线路承载能力 | 100 安培 | 34:30 |
| 每次单次测试耗时 | 1-2 小时 | 43:00 |
术语
- EMC电磁兼容性
- 设备在电磁环境中能正常工作且不产生不可接受的干扰。
- Slot antenna缝隙天线
- 由金属体上的缝隙形成的意外天线,长度决定谐振频率。
- Grounded coplanar waveguide接地共面波导
- 一种布线结构,用附近接地过孔抑制辐射,但代价是插入损耗高。
- QSFP cageQSFP 笼子
- 金属屏蔽外壳,用于包裹可插拔光模块并连接机箱地。
- Line (EMC chamber)电源线路(暗室)
- 暗室的电源输入滤波器,其额定电流限制了可测试设备的功耗。
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