Conception de connecteurs pour centres de données

L’intelligence artificielle (IA) a attiré tellement d’attention ces dernières années que très peu de domaines de la vie moderne ne bénéficient pas d’une quelconque manière de l’IA ou de l’apprentissage automatique (ML). Cette croissance a généré d’énormes demandes pour les centres de données. Leur architecture a évolué pour faire face au volume croissant de données, et l’infrastructure qui la soutient a évolué en parallèle pour offrir une communication fiable dans l’environnement des centres de données.

En conséquence, les centres de données doivent adopter des solutions de connectivité à haute vitesse et à faible latence pour suivre l’évolution des charges de travail. Une nouvelle tendance appelée désagrégation a rendu ce besoin encore plus critique.

Les architectures typiques fournissent à chaque processeur sa propre mémoire. Cela maintient la latence basse mais entraîne une utilisation inefficace des ressources mémoire. Comme les besoins varient dans le temps, un processeur peut connaître une période de faible activité tandis qu’un autre est surchargé. Le résultat est une situation où le module surchargé a une capacité mémoire insuffisante tandis qu’un module adjacent dispose de la mémoire disponible.

La désagrégation retire la mémoire de chaque processeur et la regroupe pour créer une seule ressource utilisable plus efficacement. Cependant, cette séparation physique entre mémoire et processeur souligne la nécessité d’une connectivité haute performance.

Considérations de conception PCIe pour les centres de données

Lors du choix de la connectivité pour les dernières architectures de centres de données, les ingénieurs doivent choisir des composants capables de répondre aux besoins actuels et futurs de la révolution de l’IA. Cependant, ce n’est pas la seule considération qui influence le choix des connecteurs. Les ingénieurs doivent s’assurer que leurs connecteurs peuvent gérer le débit de données requis, sont durables pour une utilisation à long terme et sont compatibles avec les systèmes existants pour des mises à niveau simples. L’Express d’Interconnexion des Composants Périphériques (PCIe^®) est un interconnexion clé pour les transferts internes de données à haute vitesse dans les centres de données qui alimentent les applications IA les plus récentes.

Une autre préoccupation critique pour les opérateurs est la gestion de la chaleur. À mesure que la demande de puissance de calcul augmente, certains racks consomment jusqu’à 100 kW. Cette augmentation de puissance provoque une augmentation similaire de la chaleur générée par l’équipement. L’effort nécessaire pour refroidir un centre de données peut représenter jusqu’à 40 % de ses coûts d’exploitation totaux.^[1]Selon les directives de l’American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), les températures ambiantes recommandées pour les centres de données varient de 64,4°F à 80,6°F (18°C à 27°C).^[2]Avec l’augmentation des coûts énergétiques, de nombreux exploitants opèrent désormais dans la fourchette supérieure de cette fourchette.

Les connecteurs jouent un rôle important dans la gestion thermique. En tant que certains des plus grands composants des circuits imprimés modernes (PCB), leur taille et leur emplacement peuvent influencer le flux d’air et impacter directement la qualité de refroidissement du système.

Il est également important de comprendre l’effet de la température sur les performances du connecteur. Une forte densité de composants actifs ou un refroidissement inégal peuvent créer des points chauds. Les connecteurs doivent être non affectés par des températures plus élevées, non seulement pour des raisons de sécurité mais aussi pour maintenir l’efficacité du connecteur lui-même. À haute température, il est nécessaire de réduire le courant électrique passant par un connecteur afin d’éviter la création de chaleur supplémentaire.

Cela signifie que les concepteurs doivent équilibrer la compatibilité avec l’infrastructure existante, maximisant la capacité des systèmes et la nécessité de refroidir le système en usage. Les connecteurs sont essentiels pour ces considérations.

La nouvelle génération de connecteurs PCIe

Pour aider l’ingénieur moderne, Amphenol FCI a lancé le connecteur de bord de carte PCI Express Gen 5 Flip CEM. Il utilise l’interface PCIe standard, garantissant la compatibilité avec l’ensemble d’équipements des générations précédentes déjà en service (Figure 1).^[3]Cependant, les caractéristiques de conception du connecteur Gen 5 offrent des avantages clés pour les applications les plus récentes des centres de données.

Figure 1 :Les connecteurs de bord de carte Amphenol FCI PCI Express Gen 5 Flip CEM sont compatibles avec les équipements existants et permettent d’économiser jusqu’à 19,5 % d’espace dans les zones de stockage des circuits imprimés. (Source : Mouser Electronics)

Les connecteurs PCIe traditionnels comportent deux rangées de contacts, chacune disposée à 180° l’une par rapport à l’autre, créant une empreinte de circuit imprimé plus grande que le corps du connecteur. En revanche, la conception Amphenol Flip CEM aligne les deux rangées de contacts dans la même direction, réduisant l’empreinte du circuit imprimé jusqu’à 19,5 %. Le résultat est un connecteur idéal pour les applications qui doivent être placées près du bord du circuit imprimé.

Le connecteur PCIe Amphenol Gen 5 est compatible avec les équipements existants et offre des capacités complètes Gen 5 jusqu’à 32 GT/s. Sa conception robuste répond aux besoins actuels des centres de données et offre une voie claire de mise à niveau à mesure que la technologie continue d’évoluer.

Conclusion

La révolution de l’IA alimente l’appétit pour plus de données. Les architectures de centres de données évoluent pour garantir qu’elles répondent non seulement aux exigences actuelles, mais qu’elles soient aussi suffisamment robustes et flexibles pour répondre aux demandes futures.

Amphenol possède des années d’expertise dans l’affinage de l’interface PCIe et a développé le connecteur Flip Gen 5 pour répondre aux besoins évolutifs des centres de données tout en maintenant la compatibilité avec les équipements existants.

Auteur

David Pike

Sources

[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/