Проектирование разъёмов для дата-центров

Искусственный интеллект (ИИ) привлёк столько внимания за последние несколько лет, что очень немногие сферы современной жизни не получают никакой выгоды от ИИ или машинного обучения (ML). Этот рост породил огромный спрос на дата-центры. Их архитектура изменилась, чтобы справляться с постоянно растущим объёмом данных, а инфраструктура, поддерживающая её, развивалась параллельно для обеспечения надёжной связи в среде дата-центров.

В результате дата-центры вынуждены внедрять высокоскоростные решения для подключения с низкой задержкой, чтобы идти в ногу с меняющейся нагрузкой. Новая тенденция, называемая дезагрегацией, сделала эту потребность ещё более острой.

Типичные архитектуры предоставляют каждому процессору собственную память. Это сохраняет задержку низкой, но приводит к неэффективному использованию ресурсов памяти. Поскольку требования меняются со временем, один процессор может испытывать период низкой активности, а другой — перегружен. В результате возникает ситуация, когда перегруженный модуль имеет недостаточную ёмкость памяти, а соседний модуль — свободную память.

Диагрегация удаляет память из каждого процессора и объединяет её в единый ресурс, который можно использовать более эффективно. Однако такое физическое разделение памяти и процессора подчёркивает необходимость высокопроизводительного подключения.

Аспекты проектирования PCIe для дата-центров

При выборе подключения для новейших архитектур дата-центров инженерам необходимо выбирать компоненты, способные поддерживать текущие и будущие потребности революции ИИ. Однако это не единственный фактор, влияющий на выбор разъёма. Инженеры должны убедиться, что их разъёмы способны поддерживать необходимую пропускную способность данных, быть надёжными для длительного использования и совместимы с существующими системами для простых обновлений. Экспресс межсоединения периферийных компонентов (PCIe^®) является ключевым межсоединением для высокоскоростной внутренней передачи данных в дата-центрах, которые питают новейшие приложения ИИ.

Ещё одной важной проблемой для операторов является управление теплом. По мере роста спроса на вычислительные мощности некоторые стойки потребляют до 100 кВт. Это увеличение мощности приводит к аналогичному увеличению тепла, вырабатываемого оборудованием. Затраты на охлаждение дата-центра могут составлять до 40 процентов его общих эксплуатационных расходов.^[1]Согласно рекомендациям Американского общества инженеров по отоплению, холодильному оборудованию и кондиционированию воздуха (ASHRAE), рекомендуемые температуры окружающей среды для дата-центров варьируются от 64,4°F до 80,6°F (18°C до 27°C).^[2]По мере роста стоимости энергии многие операторы теперь работают на верхнем уровне этого диапазона.

Разъёмы играют большую роль в термоуправлении. Будучи одними из крупнейших компонентов современных печатных плат (PCB), их размер и расположение могут влиять на поток воздуха и напрямую влиять на эффективность охлаждания системы.

Также важно понимать влияние температуры на работу разъёма. Высокая плотность активных компонентов или неравномерное охлаждение могут создавать горячие точки. Разъёмы должны не подвергаться воздействию более высоких температур, не только ради безопасности, но и для поддержания эффективности самого разъёма. При высоких температурах необходимо уменьшить электрический ток, проходящий через разъём, чтобы предотвратить появление дополнительного тепла.

Это означает, что проектировщикам необходимо балансировать совместимость с существующей инфраструктурой, максимизировать возможности систем и необходимость охлаждения используемой системы. Разъёмы имеют решающее значение для этих факторов.

Разъём PCIe следующего поколения

Чтобы помочь современному инженеру, Amphenol FCI выпустила крайний разъём PCI Express Gen 5 Flip CEM для карты. Он использует стандартный интерфейс PCIe, обеспечивая совместимость с оборудованием предыдущих поколений, уже находящимся в эксплуатации (Рисунок 1).^[3]Тем не менее, конструктивные особенности разъёма пятого поколения обеспечивают ключевые преимущества для последних приложений дата-центров.

Рисунок 1:Крайевые разъёмы плат Amphenol FCI PCI Express Gen 5 Flip CEM совместимы с существующим оборудованием и экономят до 19,5 процента места в зонах для удаления плат. (Источник: Mouser Electronics)

Традиционные PCIe-разъёмы имеют два ряда контактов, каждый расположенный под углом 180° друг к другу, создавая площадь платы, превышающую корпус разъёма. В отличие от этого, конструкция Amphenol Flip CEM выравнивает оба ряда контактов в одном направлении, уменьшая площадь печатной платы до 19,5 процента. В результате получается разъём, идеально подходящий для приложений, которые должны быть размещены близко к краю платы.

Разъём Amphenol Gen 5 PCIe совместим с существующим оборудованием и обеспечивает полные возможности Gen 5 до 32GT/s. Его надёжная конструкция поддерживает текущие потребности дата-центров и предлагает чёткий путь для модернизации по мере развития технологий.

Заключение

Революция ИИ стимулирует аппетит к большему количеству данных. Архитектуры дата-центров развиваются, чтобы не только соответствовать современным требованиям, но и быть достаточно надёжными и гибкими для будущих потребностей.

Amphenol имеет многолетний опыт совершенствования интерфейса PCIe и разработал разъём Gen 5 Flip для поддержки развивающихся потребностей дата-центров при сохранении совместимости с существующим оборудованием.

Автор

Дэвид Пайк

Источники

[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/