Design av kopplingar för datacenter

Artificiell intelligens (AI) har fått så mycket uppmärksamhet de senaste åren att mycket få områden i det moderna livet inte på något sätt gynnas av AI eller maskininlärning (ML). Denna tillväxt har skapat enorma krav på datacenter. Deras arkitektur har förändrats för att hantera den ständigt ökande datamängden, och infrastrukturen som stödjer den har utvecklats parallellt för att erbjuda pålitlig kommunikation i datacentermiljön.

Som ett resultat måste datacenter anta höghastighetslösningar med låg latens för att hänga med i de föränderliga arbetsbelastningarna. En ny trend som kallas disaggregation har gjort detta behov ännu viktigare.

Typiska arkitekturer ger varje processor sitt eget minne. Detta håller latensen låg men leder till ineffektiv användning av minnesresurser. Eftersom kraven varierar över tid kan en processor uppleva en period av låg aktivitet medan en annan är överbelastad. Resultatet är en situation där den överbelastade modulen har otillräcklig minneskapacitet medan en angränsande modul har minne över.

Disaggregation tar bort minnet från varje processor och samlar det för att skapa en enda resurs som kan användas mer effektivt. Denna fysiska separation av minne och processor betonar dock behovet av högpresterande anslutning.

PCIe-designöverväganden för datacenter

När man väljer anslutning för de senaste datacenterarkitekturerna måste ingenjörer välja komponenter som kan stödja AI-revolutionens nuvarande och framtida behov. Detta är dock inte den enda faktorn som påverkar valet av kontakter. Ingenjörer måste säkerställa att deras kontakter klarar den nödvändiga datagenomströmningen, är hållbara för långsiktig användning och är kompatibla med befintliga system för enkla uppgraderingar. Peripheral Component Interconnect Express (PCIe^®) är en nyckellänk för höghastighets interna dataöverföringar i datacenter som driver de senaste AI-applikationerna.

En annan kritisk fråga för operatörerna är värmehantering. När beräkningskraftbehovet ökar drar vissa rack upp till 100 kW. Denna effektökning skapar en liknande ökning av den värme som genereras av utrustningen. Den ansträngning som krävs för att kyla ett datacenter kan utgöra upp till 40 procent av dess totala driftskostnader.^[1]Enligt riktlinjerna från American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) ligger rekommenderade omgivningstemperaturer för datacenter mellan 18°C och 27°C (64,4°F till 80,6°F).^[2]När energikostnaderna stiger arbetar många operatörer nu i den övre delen av det intervallet.

Kontakter spelar en stor roll i termisk hantering. Eftersom de är några av de största komponenterna på moderna kretskort (PCB) kan deras storlek och placering påverka luftflödet och direkt påverka hur effektivt systemet håller sig svalt.

Det är också viktigt att förstå temperaturens effekt på kontaktens prestanda. Hög täthet av aktiva komponenter eller ojämn kylning kan skapa hotspots. Kontakter måste vara opåverkade av högre temperaturer, inte bara av säkerhetsskäl utan också för att bibehålla kontaktens effektivitet. Vid höga temperaturer är det nödvändigt att minska den elektriska strömmen som passerar genom kontakten för att förhindra att ytterligare värme skapas.

Detta innebär att konstruktörer måste balansera kompatibilitet med befintlig infrastruktur, maximera systemens kapacitet och behovet av att kyla systemet i bruk. Kontakter är avgörande för dessa överväganden.

Nästa generations PCIe-kontakt

För att hjälpa den moderna ingenjören har Amphenol FCI släppt PCI Express Gen 5 Flip CEM-kortkantkontakten. Den använder det standardiserade PCIe-gränssnittet, vilket säkerställer kompatibilitet med utrustningen från tidigare generationer som redan är i drift (Figur 1).^[3]Dock ger designfunktionerna hos Gen 5-kontakten viktiga fördelar för de senaste datacenterapplikationerna.

Figur 1:Amphenol FCI PCI Express Gen 5 Flip CEM-kortkantkontakter är kompatibla med befintlig utrustning och sparar upp till 19,5 procent utrymme i kretskorts-utehållningsområden. (Källa: Mouser Electronics)

Traditionella PCIe-kontakter har två rader kontakter, var och en placerad i 180° vinkel mot varandra, vilket skapar ett PCB-fotavtryck större än kontaktens kropp. I kontrast placerar Amphenol Flip CEM-designen båda raderna av kontakter i samma riktning, vilket minskar PCB:s fotavtryck med upp till 19,5 procent. Resultatet är en kontakt som är idealisk för applikationer som måste placeras nära kretskortets kant.

Amphenol Gen 5 PCIe-kontakten är kompatibel med befintlig utrustning och erbjuder fulla Gen 5-funktioner upp till 32GT/s. Dess robusta design stödjer aktuella datacenterbehov och erbjuder en tydlig uppgraderingsväg i takt med att teknologin fortsätter att utvecklas.

Slutsats

AI-revolutionen driver efterfrågan på mer data. Datacenterarkitekturer utvecklas för att säkerställa att de inte bara uppfyller dagens krav utan också är robusta och flexibla nog för att möta framtida krav.

Amphenol har många års erfarenhet av att förfina PCIe-gränssnittet och utvecklade Gen 5 Flip-kontakten för att stödja utvecklande datacenterbehov samtidigt som kompatibilitet med befintlig utrustning bibehålls.

Författare

David Pike

Källor

[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/