機架輻射超標兩輪無解,解法藏在一場無關會議裡
機架後側 26.565GHz 輻射超標,排查兩輪無果,最終靠一場無關會議上的論文找到解法:在連接器上加吸波材料。這不是玄學,是高頻物理。
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EMC 看著像巫術,其實是幾何學
Robert 解釋 EMC:電子設備的信號在不同頻率工作,可能成為輻射體,干擾周圍設備。無意的天線是主要問題,不是手機那種拉桿天線,而是縫隙天線和腔體。例如,26.565GHz 的四分之一波長只有約 3 毫米,一個金屬腔體的開口若恰好是幾毫米,就會成為意外的諧振天線。Bryan 說這是唯一一個經常出現「巫術」「伏都」詞彙的工程領域,因為看起來像黑魔法,其實是幾何學。
— Robert "RFK" Keith硬盤彈片不是為了固定硬盤
Bryan 用 drive caddy 上的彈簧手指舉例:那些看似固定硬盤的彈片,真實作用是打斷插槽的連續縫隙,把一個長縫隙分成幾個小縫隙,從而把輻射能量推到更高頻率、能量更小。這是 EMC 裡最廉價也最常見的技巧。Bryan 感嘆這不像第一性原理,倒像「最後原理」——臨發貨前才被迫處理。但物理就是物理,不是玄學。
— Bryan Cantrill賣整機架的公司不能只測單臺服務器
Robert 說明這次回暗室的背景:Cosmo 機架從 24 槽升級到 32 槽,因為功率約束解除了。但 32 個 Gen5 PCIe 跑在更高頻率上,輻射會疊加,必須重新做整套機架級合規測試。他對比了服務器廠商只測單臺、單獨 12V 供電的做法,而 Oxide 賣的是整機架,所以必須整個機架進暗室,所有交換機和 sled 的線纜、背板、腔體都是潛在輻射源。這就是為什麼這次測試的對象是完整系統。
— Robert "RFK" Keith兩輪排障全部無效,連下一步都沒有
Stu 描述第一次進暗室的場景:Rack model 0.5 首次帶電,整流器風扇更響更尖。意外的是在 26.565GHz 出現超限值輻射。他們先檢查了 QSFP 籠子的彈片接觸點,發現噴漆遮蔽不完美,用砂紙打磨後無效;再試整理內部飛線,也沒用;用鋁箔局部屏蔽,仍然無效。兩輪測試後毫無進展,只能帶著未解問題離場,連一條可行的下一步都沒有。
— Stu Donnan產品做不到的最壞情況才把隱患逼出來
離場後,Joe 提出一個線索:本次用的收發器與上次不是同一批。同一規格,但每年新版本會更新 DSP,發射特性可能微變。Robert 起初不以為意,因為即使如此也不是可落地的解法——產品必須支持這些收發器。但這是一個重要的排查方向:配置是人為構造的最壞情況,64 個同一型號 200G 收發器全開,這在真實產品里根本做不到,因為側板沒有 200G 背板。這種「虛假的最壞情況」反而把隱患暴露出來。
— Robert "RFK" Keith解法來自一場無關會議,不是運氣
第三次進暗室時,Dan 在德州一場 SI 會議上聽到一篇論文,主題是時域有限差分法仿真電磁場,其中一個案例恰好是光收發器,解法是在連接器周圍貼吸波材料。Dan 馬上把內容發給 Robert,而 Robert 和 Stu 正準備用同樣的材料開始手工切割。論文因為給了他們精確的做法:材料要貼在連接器頂部、QSFP 籠子下方,越接近收發器引腳越好。這不是運氣,而是技術社區信息共享的價值。
— Dan Chirpich手工驗證不難,難的是讓產線貼得一樣
Robert 描述貼吸波材料的過程:需要把 10mm×5mm 的小條塞進 QSFP 籠子下方的狹小空間,用鑷子、拿尺子量,像做手工藝品。好消息是材料確實起作用,但只測了頂端一排,需要按功率疊加推算四排全貼的效果。真正的難點在工廠:這要在連接器壓裝前貼好,用模具衝切好的小方塊,讓產線工人像貼貼紙一樣操作。這個方案讓工廠很想殺人,但它是目前唯一的解。
— Robert "RFK" Keith貼吸波材料不是緩解,是修復
Bryan 強調這不能叫 mitigation,應該叫 fix。Dan 補充說,這種能量從連接器處洩漏幾乎是收發器驅動設計的固有屬性,不是因為 Oxide 設計失誤。在能量偏離軌道的起點加吸收體,是在與物理定律合作,而不是對抗。Stu 笑著說整個測試過程中他必須強行壓制樂觀情緒,因為一旦期待某次改動有效,結果往往是無效。最終他們帶著兩分貝的餘量離開,兩週後還要再回暗室做最終確認。
— Bryan Cantrill原話 · 已逐字校驗
It's the things that you don't normally encounter or think about in your when you would go to a conference on design.
這些東西是你平時去設計大會時不會遇到、也不會想到的。
Robert "RFK" Keith8:30
It feels like last principles engineering.
這感覺像是「最後原理」工程。
Bryan Cantrill19:30
We have so many places where things can go bad and be sad and cause problems.
我們有太多地方可能出問題、讓人難過、製造麻煩。
Robert "RFK" Keith30:20
There's no atheist in the chamber.
暗室裡沒有無神論者。
Robert "RFK" Keith41:00
Even if that is the problem, that's not an actionable solution.
即使那真是問題所在,也不是一個可執行的解法。
Robert "RFK" Keith52:20
數字與實體
| 本次超標輻射頻率 | 26.565 GHz | 38:00 |
| 對應四分之一波長的物理尺寸 | 約 10-12 毫米 | 39:50 |
| 機架槽位數量(原),現為 32 | 24→32 | 29:00 |
| 暗室線路(line)最初承載能力 | 60 安培 | 34:00 |
| 新線路承載能力 | 100 安培 | 34:30 |
| 每次單次測試耗時 | 1-2 小時 | 43:00 |
術語
- EMC電磁兼容性
- 設備在電磁環境中能正常工作且不產生不可接受的干擾。
- Slot antenna縫隙天線
- 由金屬體上的縫隙形成的意外天線,長度決定諧振頻率。
- Grounded coplanar waveguide接地共面波導
- 一種布線結構,用附近接地過孔抑制輻射,但代價是插入損耗高。
- QSFP cageQSFP 籠子
- 金屬屏蔽外殼,用於包裹可插拔光模塊並連接機箱地。
- Line (EMC chamber)電源線路(暗室)
- 暗室的電源輸入濾波器,其額定電流限制了可測試設備的功耗。
收聽指南
硬件工程師、EMC 工程師、服務器/機架設計者,以及所有對系統級合規測試流程好奇的產品負責人。
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