해커를 위한 PCIe: M.2 카드 여정

저는 저 자신과 친구들이 사용할 수 있도록 몇 가지 M.2 어댑터를 디자인했으며 온라인에서 이러한 디자인을 찾은 사람들이 저에게 맞춤형 어댑터를 요청했습니다. 이러한 요청 중 하나는 매우 구체적입니다. 즉, E-key M.2 슬롯에 PCIe 링크를 하나 더 추가하는 어댑터입니다. 이는 노트북에서 WiFi 카드용으로 사용되는 슬롯 유형입니다.

M.2 사양에서는 E-키 슬롯에 연결된 두 개의 별도 PCIe 링크를 허용합니다. 그러나 실제로 오래된 WiGig 지원 카드를 제외하고는 이를 사용하는 WiFi 카드가 없으며 제조업체는 오랫동안 두 번째 링크 연결을 포기했습니다. 그럼에도 불구하고 Google Coral M.2 E-key 듀얼 AI 가속기 및 최근 발표된 uSDR과 같은 일부 카드에는 실제로 두 번째 링크가 필요합니다. 그렇지 않으면 용량의 절반만 사용할 수 있습니다.

Google과 WaveletSDR이 듀얼 링크 E-키 소켓용으로 설계한 이유는 분명하지 않습니다. 이러한 경우는 드물기 때문입니다. 구글 카드의 경우 구매한 보드가 제대로 작동하지 않는다고 불평하는 사람들이 많습니다. 이론적으로 이러한 상황을 돕기 위해 해야 할 일은 어딘가에서 두 번째 PCIe 링크를 가져와서 소켓에 연결하는 것뿐입니다. 이를 위한 완벽한 방법은 PCIe 스위치 칩을 구입하는 것입니다. 스위치의 업링크 PCIe 연결이 너무 빨리 진행될 수 있기 때문에 일부 대역폭이 손실됩니다. AI 가속기와 같은 경우에는 두 번째 장치에 액세스할 수 있도록 하는 것이 주요 포인트이므로 큰 문제가 되지 않습니다. 앞서 언급한 SDR의 경우 쓸모가 없을 수도 있고, 일부는 얻었지만 일부는 잃을 수도 있습니다. 시도해 보기 전까지는 알 수 없습니다!

이는 재미와 학습 기회를 위해 해결할 수 있는 해커 친화적인 문제입니다! 충분히 작은 PCIe 스위치 칩을 사용하면 M.2 소켓도 있는 M.2 카드 PCB를 만들 수 있으며, 그 사이에 PCIe 스위치를 배치하여 들어오는 PCIe 1x 링크를 두 개의 나가는 1x 링크로 분할할 수 있습니다.

게다가 이 문제는 이전에도 해결되었습니다. 이 정확한 어댑터는 이미 온라인에서 누군가가 만들었지만 확실히 오픈 소스가 아니며 작성자는 관심이 부족하다고 주장하면서 판매를 시작한 적이 없습니다. 오늘 우리가 디자인하고 있는 어댑터는 완전하고 적절하게 개방될 것입니다. 누구나 필요한 경우 제조된 이와 같은 어댑터를 구입하거나, 배우거나, 다른 것으로 리믹스할 수 있습니다.

PCIe 스위치 측면에서는 지난번에 작고 저렴하며 아직 개발되지 않은 PCIe 스위치 칩인 ASM1182e에 대해 언급한 적이 있습니다. 이 칩은 하나에서 두 개의 PCIe x1 링크를 생성할 수 있습니다. 중국의 많은 PCIe 분할 카드에 사용되는 Aliexpress에서 쉽게 구할 수 있으며 배송 후 6달러이며 유지 관리가 적은 것 같습니다. 소수의 외부 구성 요소, 독립 실행형 작동, 간단한 배선 등이 있습니다. 안타깝게도 제가 찾을 수 있는 데이터시트가 없습니다. 하지만 자체 보드를 만드는 데 사용할 수 있는 정보가 꽤 많습니다. 데이터시트가 없는 경우.

오늘날 우리는 총 3개의 PCIe 링크가 있는 M.2 어댑터를 만들고 데이터시트가 없는 PCIe 스위치 칩을 리버스 엔지니어링하여 하드웨어 틈새 시장에 대한 오랜 문제를 해결하고 있습니다. 또한 이 보드를 촘촘하게 포장하여 도전 과제로 만들고 회로도 페이지부터 조립된 카드까지 무엇이 필요한지 보여드리고 싶습니다.

저는 M.2 어댑터 디자인 중 하나를 이 디자인의 기반으로 사용하겠습니다. 구체적으로 M 키 어댑터에 대한 A+E 키를 사용하여 노트북의 WiFi 카드 슬롯에 SSD를 삽입할 수 있습니다. 그것은 2층 보드일 수 있기 때문에 가능하지만 현재 2층으로는 충분하지 않습니다. 그렇지 않으면 PCIe 링크를 적절하게 라우팅하고 모든 곳으로 접지하는 것이 너무 강렬해지기 때문에 이 디자인에는 4층이 필요합니다! 귀하의 목표를 위해 다른 사람의 디자인을 재사용할 수 있다면 반드시 그렇게 하십시오. 이것은 기호와 발자국을 테스트했기 때문에 다시 확인할 변수가 적다는 것을 의미합니다! 결과적으로 M.2 카드를 처음부터 디자인할 필요가 없습니다.

ASM1182를 리버스 엔지니어링할 수 있는 참조 회로도, 특히 대량 생산된 노트북의 경우에도 마찬가지입니다. 오늘날 우리는 운이 좋았습니다. Clevo는 노트북 회로도를 게시하는 전통을 갖고 있는(또는 갖고 있는) 드문 회사 중 하나입니다. 이는 다른 모든 노트북 제조업체와 달리 실제로 자체 메인보드를 설계한다는 사실에 도움이 되었을 것입니다. 내가 본 회로도를 게시한 유일한 다른 노트북 회사는 Framework입니다. 이 회사의 메인보드는 하청 계약을 맺고 있으며(노트북 공간의 표준) 해당 회사는 NDA 가능성이 있는 모든 항목을 제거한 부분 회사입니다. 오늘 우리가 찾고 있는 회로도에는 어떤 종류의 기밀 표시도 없습니다. 그럼에도 불구하고 링크를 제공하지는 않지만 특히 P75xZM_ESM.pdf를 찾는 경우 즐겨 사용하는 검색 엔진의 첫 번째 결과임은 의심할 여지가 없습니다.