Jesse Hagar, Product Line Manager di Parker Chomerics, ci spiega come la schermatura EMI può migliorare affidabilità e sicurezza dei data center.
I data center e i server sono componenti vitali dell’infrastruttura, responsabili dell’archiviazione, della comunicazione e del trasporto di enormi quantità di informazioni generate quotidianamente.
Svolgono un ruolo chiave in tutto, agevolando il funzionamento dei servizi moderni e lo scambi di dati mission-critical. Mantenere i data center e i server al massimo delle prestazioni è una priorità assoluta dell’organizzazione per evitare le gravi interruzioni e i costi associati ai tempi di inattività.
A causa della potenza dei moderni data center e server, la schermatura contro le interferenze elettromagnetiche (EMI) ad alta frequenza richiede una gestione attenta e proattiva, una considerazione più importante che mai con gli odierni sistemi elettronici ultraveloci. I data center più recenti presentano anche una popolazione sempre più densa di sottosistemi e componenti elettronici. Queste strutture sono “vive” con una miriade di segnali in competizione tra loro. L’interazione tra i segnali è una delle cause principali di diafonia e interferenza, che a sua volta può ridurre la qualità dei dispositivi elettronici.
Troppo rumore
L’interferenza è, in genere, non intenzionale. Oltre all’interazione del segnale tra i componenti elettronici interni, le EMI possono provenire da un ampio spettro di fonti naturali e artificiali, come trasmissioni televisive/radiofoniche, tempeste magnetiche solari, fulmini, elettricità statica, linee di trasmissione della rete elettrica, radar aeroportuali, telefoni cellulari, macchinari di fabbrica e alimentatori a commutazione per citarne solo alcuni.
A volte, tuttavia, l’interferenza è dannosa. Malintenzionati e individui senza scrupoli possono utilizzare l’EMI diretta come opportunità per interferire con i segnali a distanza. Indipendentemente dal fatto che l’interferenza sia intenzionale o meno, la schermatura EMI è di fondamentale importanza.
Gli effetti dell’EMI possono essere fastidiosi e persino disastrosi, come per esempio in aree tecnologicamente trafficate come aeroporti e ospedali. Gli amministratori di sistema, gli ingegneri di rete e altre figure che lavorano direttamente con le apparecchiature del data center potrebbero notare le anomalie, dagli schermi dei monitor traballanti agli errori di comunicazione, alla compromissione dell’integrità dei dati e persino ai guasti completi del sistema in cui i dischi rigidi vengono criptati o addirittura cancellati completamente. Chiunque osservi un server con errori di dati potenzialmente inspiegabili dovrebbe indagare sulle potenziali fonti di EMI.
Come regola generale, è più probabile che i dispositivi ad alta potenza richiedano un livello più elevato di schermatura EMI. Genereranno anche più calore, che può causare guasti al dispositivo o al sistema senza le giuste precauzioni.
I progettisti di sistemi per data center devono trovare il modo di evolversi attraverso le tecnologie emergenti e utilizzare prodotti e soluzioni in grado di offrire prestazioni ottimali in questi ambienti.
Sigillo di qualità
Per garantire un’adeguata schermatura EMI per server e data center, sono disponibili diversi tipi di guarnizioni elettricamente conduttive ad alte prestazioni. La selezione del prodotto ottimale per l’applicazione è fondamentale.
Le guarnizioni servono a sigillare eventuali differenze tra le superfici, fornendo un percorso completo a bassa impedenza per i segnali EMI, indirizzando tutti i punti di accesso, uscita e ingresso.
Le alte frequenze da 100 MHz a 300 GHz sono particolarmente sensibili a piccole fessure nelle superfici. Le guarnizioni morbide e flessibili funzionano bene in questi casi. Qualsiasi cosa troppo rigida potrebbe creare spazi vuoti invece di ridurli, per esempio nelle applicazioni che coinvolgono porte, coperchi o pannelli. In questo modo, l’involucro perderà la sua capacità di schermare contro le EMI.
Materiali
Una soluzione comune di guarnizione per la schermatura EMI è rappresentata da schiuma a bassa densità non conduttiva, circondata da un involucro di tessuto conduttivo (noto come fabric-over-foam o FoF). FoF fornisce una soluzione molto economica per applicazioni elettroniche a bassa forza di chiusura che richiedono schermatura EMI e messa a terra elettrica.
Combinando le proprietà conduttive di un tessuto elettricamente conduttivo e la flessibilità di un’anima in schiuma, le guarnizioni FoF garantiscono sia un’elevata conduttività sia un’elevata affidabilità a un prezzo accessibile. I prodotti FoF offrono inoltre una buona protezione contro l’ingresso di polvere.
Le guarnizioni sono disponibili sotto forma di strisce e in una varietà di profili a catalogo o personalizzati, che comprendono molte combinazioni di schiuma/tessuto. Tra i prodotti indicati, strisce morbide in schiuma di uretano a celle aperte avvolta in un tessuto conduttivo in taffetà di rame e poliestere nichelato. Il risultato di questa configurazione accuratamente progettata è un eccellente compression set (15%) in applicazioni a bassa forza di chiusura che richiedono un’elevata efficacia di schermatura (>100 dB). Gli usi tipici includono frontalini per server e schede blade.
Il lato positivo
Un’altra opzione di schermatura EMI economica per data center e server è la schiuma conduttiva. Sebbene ampiamente disponibile, una certa soluzione di schiuma conduttiva proprietaria contiene fibre argentate incorporate piuttosto che particelle conduttive tradizionali. La maggior parte delle schiume conduttive perde la sua integrità con l’aggiunta di particelle e successivamente non riesce a muoversi facilmente, con conseguente scarsa presa di compressione.
Al posto delle particelle, le schiume conduttive con fibre d’argento che corrono per tutta la loro lunghezza mantengono il contatto da un lato all’altro della superficie. Incorporando queste fibre argentate in schiuma uretanica a celle aperte a bassa densità, gli utenti beneficiano di prestazioni elettriche stabili e di un’eccellente conduttività con percorsi di terra estremamente brevi. Questo tipo di schiuma conduttiva multiplanare offre anche una grande flessibilità di progettazione, essendo disponibile in fogli per la fustellatura per adattarsi a molte applicazioni diverse.
Il FoF elettricamente conduttivo e le schiume, entrambi disponibili presso Parker Chomerics, forniscono una forza di compressione molto bassa perché sono morbidi e consentono un’ampia gamma di deflessione, il che significa che non danneggiano i componenti elettrici fragili all’interno dei data center e dei server.
Play it cool
Tra le ulteriori sfide dei data center c’è l’eccessivo calore generato dai server e dai dispositivi associati che funzionano continuamente. Un’efficace gestione del calore è fondamentale, perché le alte temperature possono portare a prestazioni ridotte e persino a guasti alle apparecchiature. Le aperture di ventilazione sono spesso utilizzate per la dissipazione del calore, facendo fluire l’aria di raffreddamento nell’involucro o fornendo un’uscita di scarico per l’aria calda. Tuttavia, nonostante il loro ruolo cruciale nella prevenzione del surriscaldamento del dispositivo, queste aperture introducono un’altra sfida, fornendo un percorso per l’emissione di EMI da o all’interno dell’assemblaggio elettronico chiuso.
Una scelta comune per i telai degli armadi sono i pannelli di sfiato a nido d’ape, che fungono da soluzioni ad alte prestazioni ma economiche per i problemi di EMI e flusso d’aria. Importanti criteri di selezione includono i valori di attenuazione EMI, le portate d’aria, la prevenzione della corrosione, la durata e la resistenza alla fiamma. I pannelli di ventilazione a nido d’ape offrono anche un’incredibile quantità di personalizzazione, comprese le regolazioni del telaio per garantire un accoppiamento corretto con il telaio.
Per le applicazioni in cui la massima protezione EMI e la dissipazione del calore sono necessarie, i pannelli di sfiato completamente schermati forniscono la risposta. Questo tipo di sfiato è ideale per applicazioni pronte per il montaggio, in cui l’aggiunta di una guarnizione compressa lungo la giuntura di sfiato supporta la massima schermatura EMI.
Un’ulteriore opzione nelle applicazioni a basso ingombro o in condizioni di spazio critico sono i pannelli di sfiato dal design sottile costruiti in alluminio espanso o lamina di Monel (lega di nichel-rame) anziché in nido d’ape convenzionale.
Raggiungere il risultato
I prodotti di schermatura EMI di alta qualità possono svolgere il loro ruolo solo se sono realizzati attraverso un processo di produzione affidabile. Parker Chomerics adotta un approccio globale alla produzione che non si basa esclusivamente su un singolo impianto di produzione. Con più impianti di produzione in diversi Paesi, l’azienda può offrire gli stessi prodotti di alta qualità da due o più sedi, consentendo flessibilità, consegne rapide e sicurezza dell’approvvigionamento, poiché la domanda di queste innovative soluzioni di schermatura EMI continua a crescere.
Oggi, l’implementazione del cloud, del 5G e varie applicazioni che richiedono molta larghezza di banda stanno favorendo la costruzione di un numero sempre maggiore di data center. I produttori di sistemi di rete devono quindi riflettere attentamente sulle EMI.
Come sempre, prevenire è meglio che curare. I progettisti devono anticipare le EMI nell’ambiente previsto per il progetto per richiedere l’inclusione di una protezione ottimale. Qualsiasi guasto in questo settore può portare a problemi estesi in futuro, con modifiche e aggiunte dell’ultimo minuto che si possono rivelare costose, non solo dal punto di vista finanziario, ma anche in termini di tempo e reputazione.
