Diseño de conectores para centros de datos

La inteligencia artificial (IA) ha recibido tanta atención en los últimos años que muy pocas áreas de la vida moderna no se benefician de alguna manera de la IA o el aprendizaje automático (ML). Este crecimiento ha generado una enorme demanda para los centros de datos. Su arquitectura ha cambiado para adaptarse al volumen de datos cada vez mayor, y la infraestructura que lo soporta ha evolucionado en paralelo para proporcionar una comunicación fiable en el entorno del centro de datos.

Como resultado, los centros de datos deben adoptar soluciones de conectividad de alta velocidad y baja latencia para mantenerse al día con las cargas de trabajo en evolución. Una nueva tendencia llamada desagregación ha hecho que esta necesidad sea aún más crítica.

Las arquitecturas típicas proporcionan a cada procesador su propia memoria. Esto mantiene la latencia baja, pero resulta en un uso ineficiente de los recursos de memoria. A medida que los requisitos varían con el tiempo, un procesador puede experimentar un periodo de baja actividad mientras otro está sobrecargado. El resultado es una situación en la que el módulo sobrecargado tiene capacidad de memoria insuficiente mientras que un módulo adyacente dispone de memoria de sobra.

La desagregación elimina la memoria de cada procesador y la agrupa para crear un único recurso que puede usarse de forma más eficaz. Sin embargo, esta separación física entre memoria y procesador enfatiza la necesidad de una conectividad de alto nivel.

Consideraciones de diseño PCIe para centros de datos

Al seleccionar la conectividad para las últimas arquitecturas de centros de datos, los ingenieros deben elegir componentes que puedan satisfacer las necesidades actuales y futuras de la revolución de la IA. Sin embargo, esta no es la única consideración que afecta a la selección de conectores. Los ingenieros deben asegurarse de que sus conectores puedan manejar el rendimiento de datos requerido, sean duraderos para un uso a largo plazo y sean compatibles con los sistemas existentes para actualizaciones sencillas. El Expreso de Interconexión de Componentes Periféricos (PCIe^®) es una interconexión clave para transferencias internas de datos de alta velocidad en centros de datos que impulsan las últimas aplicaciones de IA.

Otra preocupación crítica para los operadores es la gestión del calor. A medida que aumenta la demanda de potencia de cálculo, algunos racks consumen hasta 100 kW. Este aumento de potencia genera un incremento similar en el calor generado por el equipo. El esfuerzo necesario para enfriar un centro de datos puede representar hasta el 40 por ciento de sus costes operativos totales.^[1]Según las directrices de la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE), las temperaturas ambientales recomendadas para los centros de datos oscilan entre 64,4°F y 80,6°F (18°C a 27°C).^[2]A medida que aumentan los costes energéticos, muchos operadores operan ahora en el extremo superior de ese rango.

Los conectores juegan un papel importante en la gestión térmica. Como algunos de los componentes más grandes de las placas de circuito impreso (PCB) modernas, su tamaño y ubicación pueden afectar al flujo de aire e influir directamente en la eficacia con la que el sistema se mantiene frío.

También es importante entender el efecto de la temperatura en el rendimiento del conector. Una alta densidad de componentes activos o un enfriamiento desigual pueden crear puntos calientes. Los conectores deben no verse afectados por temperaturas más altas, no solo por seguridad, sino para mantener la eficiencia del propio conector. A altas temperaturas, es necesario reducir la corriente eléctrica que pasa por un conector para evitar que se genere más calor.

Esto significa que los diseñadores deben equilibrar la compatibilidad con la infraestructura existente, maximizando la capacidad de los sistemas y la necesidad de enfriar el sistema en uso. Los conectores son vitales para estas consideraciones.

La próxima generación del conector PCIe

Para ayudar al ingeniero moderno, Amphenol FCI ha lanzado el conector de borde de tarjeta PCI Express Gen 5 Flip CEM. Emplea la interfaz PCIe estándar, asegurando compatibilidad con la gama de equipos de generaciones anteriores ya en servicio (Figura 1).^[3]Sin embargo, las características de diseño del conector Gen 5 ofrecen ventajas clave para las aplicaciones de centros de datos más recientes.

Figura 1:Los conectores de borde de tarjeta Amphenol FCI PCI Express Gen 5 Flip CEM son compatibles con equipos existentes y ahorran hasta un 19,5 por ciento de espacio en las zonas de mantenimiento de PCB. (Fuente: Mouser Electronics)

Los conectores PCIe tradicionales cuentan con dos filas de contactos, cada uno dispuesto en orientación de 180° entre sí, creando una huella de la PCB mayor que el cuerpo del conector. En cambio, el diseño Amphenol Flip CEM alinea ambas filas de contactos en la misma dirección, reduciendo la huella de la PCB hasta en un 19,5 %. El resultado es un conector ideal para aplicaciones que deben colocarse cerca del borde de la PCB.

El conector PCIe Amphenol Gen 5 es compatible con equipos existentes y ofrece capacidades completas Gen 5 de hasta 32GT/s. Su diseño robusto responde a las necesidades actuales de los centros de datos y ofrece una vía clara de actualización a medida que la tecnología sigue evolucionando.

Conclusión

La revolución de la IA está impulsando el apetito por más datos. Las arquitecturas de centros de datos están evolucionando para garantizar que no solo cumplan con los requisitos actuales, sino que también sean lo suficientemente robustas y flexibles para satisfacer las demandas futuras.

Amphenol cuenta con años de experiencia perfeccionando la interfaz PCIe y desarrolló el conector Flip Gen 5 para soportar las necesidades cambiantes de los centros de datos, manteniendo la compatibilidad con equipos existentes.

Autor

David Pike

Fuentes

[1]https://restservice.epri.com/publicdownload/000000003002028905/0/Product
[2]https://www.ashrae.org//File%20Library/Technical%20Resources/Bookstore/ASHRAE_TC0909_Power_White_Paper_22_June_2016_REVISED.pdf
[3]https://www.mouser.com/new/amphenol/amphenol-pcie-cem-card-edge-connectors/