微型電信運算架構(MicroTCA)系統的提出帶來了一個理念，那就是先進夾層卡(AMC)不但可以為電信運算架構(ATCA)刀片服務器提供擴展接口，而且它們還可以直接插到無源背板中，并通過MicroTCA承載板匯集器(MCH)彼此通訊。小型化通常意味著更具有成本效益，因此MicroTCA系統顯然將比ATCA系統更節省成本。由于ATCA系統的模塊化要求，MicroTCA系統所必需的輔助性模塊(例如電源模塊、具有機架管理功能的交換模塊等)必須去掉，以縮減尺寸，適應AMC模塊的尺寸要求(形狀因子)。此外，與目前ATCA的使用情況相比，MicroTCA需要更多不同類型的機箱。
除了機箱自身的架構外，基于PCI Express、千兆以太網或SRIO等不同標準的背板協議，以及點對點、星型、雙星型結構等背板拓撲都對背板的設計有決定性意義。正是由于現在這些復雜多變的需求，不同MicroTCA系統的價格將不可避免地有很大差別。
表1：ATCA系統和MicroTCA系統必需組件的簡單對比。
表中簡要對比了ATCA系統和MicroTCA系統的必要組成部分。仔細比較MicroTCA與ATCA系統中AMC卡的連接器分布可知，兩者的實際結構明顯不同，這種差異對MicroTCA系統所需的背板和MCH而言非常重要。設計工程師必須根據需求決定采用哪種系統架構，是簡單非冗余、部份冗余還是全冗余？
此外，MicroTCA系統的散熱設計也與ATCA系統不同。MCH結構、電源模塊，以及通過影響空氣阻力來影響散熱性能的機械結構都是不可忽視的。
今天的MicroTCA市場已經劃分為兩大應用領域。電信領域的應用基于千兆以太網背板協議，而利基市場的應用則采用SRIO協議。另一方面，那些來自服務器領域的客戶仍將采用基于PCI Express協議的產品。由于只有一個PCI Express根聯合體(Root complex)，此時無需考慮用2個MCH構建冗余系統這樣的問題。對采用星型網絡的簡單背板設計來說，一個MCH、一套AMC連接器、一個風扇單元和電源模塊就足夠了。這將使得未來開發和構建基于MicroTCA的模塊化服務器成為可能。在基于MicroTCA的服務器中引入具有電信I/O接口的AMC，使得這種類型的服務器在電信領域具有更廣闊的應用前景。更多的冗余需求則可以通過備份或備用服務器的中間件快速而有效地實現。
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| 圖1：單立方體MicroTCA系統產品圖 |
對于要求全冗余系統的傳統電信應用，用MicroTCA系統來實現會略有困難。冗余設計會增加成本，設計一個支持2至4個電源模塊、2個MCH(每個MCH帶有680個引腳)以及多達12個AMC和2個風扇單元的背板，所需的費用不可小視，因此需要認真考慮背板的總層數和允許的最大厚度。如果系統采用在公共端口(端口0、1)和粗管道區域(端口4-7或8-11)支持千兆以太網并具有機箱管理功能的MCH、智能電源模塊，以及符合NEBS標準的帶有2個風扇單元的機箱，那么系統的成本將迅速提高。如果客戶堅持所有這些要求，則必須針對特定應用來構建和優化機箱及背板，以降低成本。
以上關于MicroTCA系統的基本考慮事項已經證明，構建業界首個MicroTCA系統非常困難，因為必須始終滿足所有客戶的全部需求。假設設計工程師進行不同的工程設計，需求有很大不同，那么支持MicroTCA市場最好的方式，是提供一個可用的基本系統。利用這個系統，首批應用可已被移植到MicroTCA架構，并可以被測試以及正常工作。這個基本系統已經反映了一定的應用需求。
那么，這個系統將用在什么地方？由誰來使用它？應該支持哪些背板協議？應該支持哪些種類的AMC尺寸規格？需要消耗多少功率？電源模塊的有效功率是多少？只有明確了這些問題以及其它一些細節問題，并仔細研究實際需求和需求之間的內部關系，才能設計出成本優化、高度靈活并可支持市面上眾多AMC卡的系統。
詳細的技術要求
“半高單寬(single compact)”和“全高單寬(single full size)”尺寸規格目前被大多數的AMC卡采用。 “全高雙寬(Double full size)”規格的AMC卡則被批準為雙雙核(DualDual Core)處理器卡和網絡處理器卡(NP)的規格，因此同樣要在系統設計中支持這種規格。
市場分析顯示，目前市面上的大多數AMC卡都可在公共區域支持千兆以太網協議和/或在粗管道區支持PCI Express協議, 這對開發首款帶有MCH(AMC.2 type E和AMC.1 type 4)的背板有決定性的影響。因為根據MicroTCA規范，系統可以支持多達12個AMC卡，所以機箱也應該滿足這個要求。此外，它還必須支持SAS/SATA AMC卡，從而在缺少現有MCH的情況下分別支持SAS/SATA交換功能。最大電源消耗、19英寸機架尺寸以及散熱所需的氣流等都是在機箱設計中需進一步考慮的因素。
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| 圖2：帶有兩個獨立系統的MicroTCA系統 |
由于冗余方案總是會變化，而且用戶需求要求設計工程師必須實現MicroTCA系統的復用，所以最終決定是設計一個立方體的機箱，將兩個電氣特性彼此獨立的立方體機箱組合在一個標準的19英寸機架式機箱內。
我們根據以前設計ATCA系統的經驗，設計了一個散熱功能優化的MicroTCA機箱，它的技術要求有：支持多達12個AMC卡；支持半高單寬、全高單寬以及全高雙寬規格的AMC卡；支持1個MCH(AMC.2 E2和/或AMC.1 type 4)支持2個PM(每個300W)；支持SATA(點對點、端口對端口映射)(AMC.3)；帶有1個或2個風扇單元；支持JTAG；將兩個機箱組合在19英寸機架上；高度<7U；散熱設計適用于多種背板(MCH、電源模塊的定位，每個槽的功率為40W)。
在設計的早期階段，來自不同公司的結構和背板設計工程師、應用工程師、通風專家等一起攜手工作，發現大部分ATCA上的設計經驗在此無法繼續沿用。因此，為實現設計目標，必須探索一些全新的方法，其中板卡定位、背板布線和散熱是重點。
本文小結
最新的AMC規范修正版(AMC.0、AMC.2)將再次影響MicroTCA系統的通風設計(尤其是對中等尺寸規格的系統來說)，而背板也需作適當更改，以滿足MicroTCA連接器的空間要求。這種新的AMC規格還將改變AMC卡的機械結構。
千兆以太網通道的最新端口映射(粗管道區域，從端口4-7到端口8-11)同樣使基于不同協議的各種背板成為必需。MicroTCA并不是僅僅是小型化的ATCA。MCH模塊具有680個引腳和很多高級的特性，并且還將首次提供帶有智能平臺管理接口(IPMI)的電源模塊。除了板卡的實際功能外，IPMI及不同版本之間的互操作性還需做出更多改進，這樣，MicroTCA組件才可以稱得上真正“即插即用”。防震動和沖擊的要求也將改變連接器(MicroTCA、MCH plug)的設計。此外，還必須盡早研究萬兆以太網和XAUI協議，這些高速協議使得設計背板和連接器要花費更多精力，這也將再次影響各種AMC組件的構建。
不過，所有這些都是任何新生技術通常會碰到的暫時困難，最終會將找到解決方法的。事實將證明，MicroTCA是同時適用于專業服務器和電信應用領域的一種技術。許多非電信領域的用戶已經在等待將已有的經驗盡快應用到他們自己的領域中，以便從MicroTCA架構中受益。