Progettazione di connettori per data center

L'intelligenza artificiale (IA) ha attirato così tanta attenzione negli ultimi anni che pochissime aree della vita moderna non traggono in qualche modo beneficio dall'IA o dal machine learning (ML). Questa crescita ha generato enormi richieste sui data center. La loro architettura è cambiata per far fronte al volume sempre crescente di dati, e l'infrastruttura che lo supporta si è evoluta parallelamente per fornire una comunicazione affidabile nell'ambiente dei data center.

Di conseguenza, i data center devono adottare soluzioni di connettività ad alta velocità e bassa latenza per tenere il passo con i carichi di lavoro in evoluzione. Una nuova tendenza chiamata disaggregazione ha reso questa necessità ancora più critica.

Le architetture tipiche forniscono a ciascun processore la propria memoria. Questo mantiene bassa la latenza ma porta a un uso inefficiente delle risorse di memoria. Poiché i requisiti variano nel tempo, un processore può sperimentare un periodo di bassa attività mentre un altro è sovraccarico. Il risultato è una situazione in cui il modulo sovraccarico ha capacità di memoria insufficiente mentre un modulo adiacente ha memoria in eccesso.

La disaggregazione rimuove la memoria da ogni processore e la raggruppa per creare una singola risorsa che può essere utilizzata in modo più efficace. Tuttavia, questa separazione fisica tra memoria e processore sottolinea la necessità di connettività ad alte prestazioni.

Considerazioni di progettazione PCIe per data center

Quando selezionano la connettività per le ultime architetture dei data center, gli ingegneri devono scegliere componenti che possano supportare le esigenze attuali e future della rivoluzione dell'IA. Tuttavia, questa non è l'unica considerazione che influisce sulla selezione dei connettori. Gli ingegneri devono assicurarsi che i loro connettori possano gestire la debita dati richiesta, siano durevoli per un uso a lungo termine e siano compatibili con i sistemi esistenti per semplici aggiornamenti. L'Espresso di Interconnessione dei Componenti Periferici (PCIe^®) è un interconnesso chiave per trasferimenti dati interni ad alta velocità nei data center che alimentano le ultime applicazioni di IA.

Un'altra preoccupazione critica per gli operatori è la gestione del calore. Con l'aumento della domanda di potenza di calcolo, alcuni rack consumano fino a 100kW. Questo aumento di potenza genera un aumento simile del calore generato dall'apparecchiatura. Lo sforzo necessario per raffreddare un data center può rappresentare fino al 40 percento dei suoi costi operativi totali.^[1]Secondo le linee guida dell'American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), le temperature ambientali raccomandate per i data center variano da 64,4°F a 80,6°F (18°C a 27°C).^[2]Con l'aumento dei costi energetici, molti operatori ora operano nella fascia alta di quella fascia.

I connettori giocano un ruolo importante nella gestione termica. Essendo alcuni dei componenti più grandi delle moderne schede a circuito stampato (PCB), la loro dimensione e posizione possono influenzare il flusso d'aria e influire direttamente sull'efficacia con cui il sistema si mantiene fresco.

È anche importante comprendere l'effetto della temperatura sulle prestazioni del connettore. Un'alta densità di componenti attivi o un raffreddamento irregolare possono creare punti caldi. I connettori devono non essere influenzati da temperature più elevate, non solo per sicurezza ma per mantenere l'efficienza del connettore stesso. Ad alte temperature, è necessario ridurre la corrente elettrica che passa attraverso un connettore per evitare la creazione di ulteriore calore.

Ciò significa che i progettisti devono bilanciare la compatibilità con l'infrastruttura esistente, massimizzando la capacità dei sistemi e la necessità di raffreddare il sistema in uso. I connettori sono fondamentali per queste considerazioni.

Il connettore PCIe di Nuova Generazione

Per aiutare l'ingegnere moderno, Amphenol FCI ha rilasciato il connettore di bordo PCI Express Gen 5 Flip CEM card. Utilizza l'interfaccia PCIe standard, garantendo compatibilità con l'array di apparecchiature delle generazioni precedenti già in servizio (Figura 1).^[3]Tuttavia, le caratteristiche di design del connettore Gen 5 offrono vantaggi chiave per le più recenti applicazioni dei data center.

Figura 1:I connettori di bordo per schede Amphenol FCI PCI Express Gen 5 Flip CEM sono compatibili con le apparecchiature esistenti e risparmiano fino al 19,5% di spazio nelle aree di mantenimento delle PCB. (Fonte: Mouser Electronics)

I connettori PCIe tradizionali presentano due file di contatti, ciascuno disposto a 180° rispetto all'altro, creando un'impronta del PCB più grande del corpo del connettore. Al contrario, il design Amphenol Flip CEM allinea entrambe le file di contatti nella stessa direzione, riducendo l'impronta del PCB fino al 19,5 percento. Il risultato è un connettore ideale per applicazioni che devono essere posizionate vicino al bordo della PCB.

Il connettore PCIe Amphenol Gen 5 è compatibile con le apparecchiature esistenti e offre capacità complete Gen 5 fino a 32GT/s. Il suo design robusto supporta le esigenze attuali dei data center e offre un chiaro percorso di aggiornamento man mano che la tecnologia continua a evolversi.

Conclusione

La rivoluzione dell'IA sta alimentando la voglia di più dati. Le architetture dei data center si stanno evolvendo per garantire che non solo soddisfino le esigenze attuali, ma siano anche abbastanza robuste e flessibili da soddisfare le esigenze future.

Amphenol vanta anni di esperienza nel perfezionare l'interfaccia PCIe e ha sviluppato il connettore Gen 5 Flip per supportare le esigenze evolutive dei data center, mantenendo al contempo la compatibilità con le apparecchiature esistenti.

Autore

David Pike

Fonti

[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/