Brochage SATA : données S1-S7 et alimentation P1-P15

Branchement à chaud : longueurs de contact et pré-charge

La prise SATA a trois longueurs de contact. En fond de panier (disque enfiché directement), P4 et P12 touchent en premier, puis les broches de pré-charge (P3, P7, P13) et les autres masses, enfin les signaux et le reste de l’alimentation. Chaque tension a ainsi une broche qui alimente le disque avant les deux autres : c’est la pré-charge. Le manuel Seagate de la Barracuda 7200.11 décrit exactement cette séquence.

Avec un câble, l’ordre existe encore mais la spécification précise que le branchement à chaud n’est pas pris en charge par le connecteur de câble. Pour un tiroir de disques remplaçables à chaud, nous concevons donc un fond de panier qui reçoit directement la prise du disque, et non une nappe.

P3 et le piège PWDIS (SATA 3.3)

Jusqu’à SATA 3.1, P1, P2 et P3 portaient le 3,3 V et devaient être reliées dans le disque. Le 3,3 V était très peu utilisé et SATA-IO a retiré ces broches. SATA 3.3 (publiée le 2 février 2016) donne à P3 une nouvelle fonction, Power Disable (PWDIS) : un niveau haut entre 2,1 et 3,6 V coupe l’alimentation de l’électronique du disque, ce qui permet à un châssis de faire une vraie remise à zéro à distance.

Le piège : une alimentation ou un fond de panier ancien qui met du 3,3 V sur P3 maintient un disque PWDIS en reset permanent, et il ne démarre jamais. Western Digital le documente pour ses Ultrastar SATA et ne signale aucun dommage ; le contournement classique est un adaptateur Molex vers SATA, qui ne fournit pas de 3,3 V. Sur une carte hôte, nous ne relions donc jamais P3 au 3,3 V : nous la laissons libre ou la pilotons par une sortie dédiée si la coupure à distance est voulue.

Le 3,3 V de P1 et P2 est le plus souvent inutile : les disques Ultrastar de WD les déclarent non utilisées, et un SSD 2,5 pouces industriel comme l’Innodisk 3MG2-P laisse P1 à P3 et P13 à P15 non connectées. Vérifiez la fiche du disque visé avant de supprimer un rail.

P11 : démarrage différé et LED d’activité

P11 change de sens pendant la mise sous tension. Avant PHYRDY, c’est une entrée : l’hôte l’utilise pour désactiver le démarrage différé (DSS). Après PHYRDY, c’est une sortie : le disque signale son activité (DAS), surtout utile en fond de panier pour allumer une LED par baie. Un hôte n’exploite qu’une des deux fonctions.

La broche P11 du connecteur de câble d’alimentation est toujours reliée à la masse. Un disque qui voit P11 à la masse démarre son moteur dès la mise sous tension, sans démarrage différé. Pour échelonner le démarrage de plusieurs disques, la carte hôte doit donc laisser P11 libre, et le disque doit gérer la fonction. Western Digital limite le niveau haut sur P11 à 3,3 V.

Routage des paires et couplage AC

Les paires A et B sont des liaisons différentielles couplées en alternatif : un condensateur en série sur chaque fil, à l’emplacement indiqué par la conception de référence du contrôleur ou du redriver. Diodes (Pericom) recommande pour ses redrivers SATA des condensateurs X7R de 10 nF en boîtier 0402 à faible ESR ; la fiche du redriver TI SN75LVCP601 donne 12 nF dans ses conditions de fonctionnement recommandées.

Routez chaque paire en 100 Ω différentiel (cible ±20 % selon la note d’application Diodes), avec moins de 5 mils d’écart de longueur entre + et -, un espacement entre paires supérieur à trois fois leur écart, et des vias rares et symétriques. Une inversion de polarité ou de paire est la faute la plus coûteuse : A est l’entrée du disque, B sa sortie. Le câble interne est limité à 1 m.

Dimensions de la prise côté disque

La prise du disque est définie mécaniquement par le document SFF-8482, qui décrit la prise SAS ; son jeu de contacts principal reprend la disposition SATA, et SFF-8223 place le connecteur au même endroit pour qu’un fond de panier SAS accepte un disque SATA. Le boîtier mesure 42,73 mm de long (cote de référence) pour 4,00 mm de haut. Les 22 contacts, larges de 0,84 mm, sont au pas de 1,27 mm : P15 et S1 sont à 15,875 mm de part et d’autre de l’axe de la fente centrale de 33,43 mm.

Il en découle une zone de contacts de 18,62 mm pour l’alimentation (14 pas plus une largeur de contact) et de 8,46 mm pour les données, séparées par 6,35 mm d’entraxe entre P1 et S7, soit 5,51 mm de bord à bord. Côté séquence, SFF-8482 décale de 0,50 mm nominal les contacts avancés et reculés de la prise, ce qui produit les trois niveaux de contact décrits plus haut.

eSATA, mSATA et SATA slimline

eSATA est la version externe de la liaison de données, branchable à chaud : câble blindé jusqu’à 2 m, connecteur sans détrompeur en L, profondeur d’insertion portée de 5 à 6,6 mm, plus de 5 000 cycles contre 50 pour le connecteur interne, et niveaux électriques propres (Gen1m, Gen2m).

mSATA reprend le format et le connecteur de la carte Mini PCI Express, avec une interface SATA derrière. Une carte mSATA entre dans un emplacement mini PCIe mais ne fonctionne que si l’emplacement est câblé sur un contrôleur SATA. Un SSD M.2 peut lui aussi porter du SATA : voir notre page sur les clés M.2.

Le connecteur slimline des lecteurs optiques fins garde le segment données de 7 broches avec un segment d’alimentation réduit. Les sources publiques que nous avons trouvées ne s’accordent pas sur la numérotation de ce segment ; nous ne publions pas son brochage tant qu’il n’est pas vérifié sur un document de fabricant.