Projetando Conectores para Data Centers

A inteligência artificial (IA) tem atraído tanta atenção nos últimos anos que pouquíssimas áreas da vida moderna não se beneficiam de alguma forma da IA ou do aprendizado de máquina (ML). Esse crescimento gerou uma demanda enorme para os data centers. Sua arquitetura mudou para lidar com o volume cada vez maior de dados, e a infraestrutura que o suporta evoluiu em paralelo para fornecer comunicação confiável no ambiente do data center.

Como resultado, os data centers precisam adotar soluções de conectividade de alta velocidade e baixa latência para acompanhar as cargas de trabalho em evolução. Uma nova tendência chamada desagregação tornou essa necessidade ainda mais crítica.

Arquiteturas típicas fornecem a cada processador sua própria memória. Isso mantém a latência baixa, mas resulta no uso ineficiente dos recursos de memória. À medida que os requisitos variam ao longo do tempo, um processador pode passar por um período de baixa atividade enquanto outro está sobrecarregado. O resultado é uma situação em que o módulo sobrecarregado tem capacidade de memória insuficiente enquanto um módulo adjacente tem memória sobrando.

A desagregação remove a memória de cada processador e a agrupa para criar um único recurso que pode ser usado de forma mais eficaz. No entanto, essa separação física entre memória e processador enfatiza a necessidade de conectividade de alto desempenho.

Considerações de Design PCIe para Data Centers

Ao selecionar a conectividade para as arquiteturas de data center mais recentes, os engenheiros devem escolher componentes que possam atender às necessidades atuais e futuras da revolução da IA. No entanto, essa não é a única consideração que afeta a seleção dos conectores. Os engenheiros devem garantir que seus conectores possam suportar a taxa de transferência de dados necessária, sejam duráveis para uso prolongado e compatíveis com sistemas existentes para atualizações simples. O Expresso de Interconexão de Componentes Periféricos (PCIe^®) é um interconector chave para transferências internas de dados de alta velocidade em data centers que alimentam as aplicações de IA mais recentes.

Outra preocupação crítica para os operadores é a gestão do calor. À medida que a demanda por poder de processamento aumenta, alguns racks consomem até 100kW. Esse aumento de potência gera um aumento semelhante no calor gerado pelo equipamento. O esforço necessário para resfriar um data center pode representar até 40% de seus custos operacionais totais.^[1]De acordo com as diretrizes da Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar-Condicionado (ASHRAE), as temperaturas ambientes recomendadas para data centers variam de 64,4°F a 80,6°F (18°C a 27°C).^[2]À medida que os custos de energia aumentam, muitos operadores agora operam na faixa mais alta dessa faixa.

Conectores desempenham um papel importante na gestão térmica. Como alguns dos maiores componentes das placas de circuito impresso (PCBs) modernas, seu tamanho e posicionamento podem afetar o fluxo de ar e impactar diretamente a eficácia do sistema para se manter frio.

Também é importante entender o efeito da temperatura no desempenho do conector. Uma alta densidade de componentes ativos ou resfriamento desigual pode criar pontos quentes. Os conectores devem não ser afetados por temperaturas mais altas, não apenas por segurança, mas para manter a eficiência do próprio conector. Em altas temperaturas, é necessário reduzir a corrente elétrica que passa por um conector para evitar que mais calor seja gerado.

Isso significa que os projetistas precisam equilibrar a compatibilidade com a infraestrutura existente, maximizando a capacidade dos sistemas e a necessidade de resfriar o sistema em uso. Conectores são vitais para essas considerações.

O Conector PCIe de Próxima Geração

Para ajudar o engenheiro moderno, a Amphenol FCI lançou o conector de borda de placa PCI Express Gen 5 Flip CEM. Ele emprega a interface padrão PCIe, garantindo compatibilidade com a variedade de equipamentos das gerações anteriores já em serviço (Figura 1).^[3]No entanto, os recursos de design do conector Gen 5 oferecem vantagens importantes para as aplicações mais recentes de data center.

Figura 1:Os conectores de borda da placa Amphenol FCI PCI Express Gen 5 Flip CEM são compatíveis com equipamentos existentes e economizam até 19,5% de espaço nas áreas de armazenamento de PCBs. (Fonte: Mouser Electronics)

Conectores PCIe tradicionais possuem duas fileiras de contatos, cada um disposto em uma orientação de 180° entre si, criando uma área de PCB maior que o corpo do conector. Em contraste, o projeto Amphenol Flip CEM alinha ambas as linhas de contatos na mesma direção, reduzindo a pegada da PCB em até 19,5%. O resultado é um conector ideal para aplicações que devem ser posicionadas próximas à borda da PCB.

O conector PCIe Amphenol Gen 5 é compatível com equipamentos existentes e oferece capacidades completas Gen 5 de até 32GT/s. Seu design robusto atende às necessidades atuais dos data centers e oferece um caminho claro de atualização à medida que a tecnologia continua a evoluir.

Conclusão

A revolução da IA está impulsionando o apetite por mais dados. As arquiteturas de data centers estão evoluindo para garantir que não apenas atendam aos requisitos atuais, mas também robustas e flexíveis o suficiente para atender às demandas futuras.

A Amphenol tem anos de experiência refinando a interface PCIe e desenvolveu o conector Gen 5 Flip para atender às necessidades evolutivas de data centers, mantendo a compatibilidade com equipamentos existentes.

Autor

David Pike

Fontes

[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/