Проєктування конекторів для дата-центрів

Штучний інтелект (ШІ) привернув стільки уваги за останні кілька років, що дуже мало сфер сучасного життя не отримують користі від ШІ чи машинного навчання (ML) у певному сенсі. Це зростання породило величезний попит на дата-центри. Їхня архітектура змінилася, щоб впоратися з постійно зростаючим обсягом даних, а інфраструктура, що її підтримує, розвивалася паралельно, щоб забезпечити надійний зв'язок у дата-центрі.

Внаслідок цього дата-центри змушені впроваджувати високошвидкісні, низькозатримкові рішення для підключення, щоб відповідати змінним навантаженням. Нова тенденція під назвою «дизагрегація» зробила цю потребу ще більш критичною.

Типові архітектури надають кожному процесору власну пам'ять. Це підтримує низьку затримку, але призводить до неефективного використання ресурсів пам'яті. Оскільки вимоги змінюються з часом, один процесор може мати період низької активності, а інший — перевантажений. Результатом є ситуація, коли перевантажений модуль має недостатню ємність пам'яті, тоді як сусідній модуль має вільну пам'ять.

Диагрегація видаляє пам'ять з кожного процесора і об'єднує її для створення єдиного ресурсу, який можна використовувати ефективніше. Однак таке фізичне розділення пам'яті та процесора підкреслює необхідність високопродуктивного підключення.

Аспекти проєктування PCIe для дата-центрів

При виборі підключення для новітніх архітектур дата-центрів інженери повинні обирати компоненти, які можуть відповідати поточним і майбутнім потребам революції ШІ. Однак це не єдиний фактор, що впливає на вибір роз'єму. Інженери повинні переконатися, що їхні роз'єми здатні забезпечити необхідну пропускну здатність даних, бути довготривалими для довготривалого використання та сумісними з існуючими системами для простих оновлень. Експрес міжз'єднання периферійних компонентів (PCIe^®) є ключовим міжз'єднанням для високошвидкісної внутрішньої передачі даних у дата-центрах, які живлять найновіші AI-додатки.

Ще однією важливою проблемою для операторів є управління теплом. Зі зростанням попиту на обчислювальну потужність деякі стійки споживають до 100 кВт. Це збільшення потужності створює подібне збільшення тепла, яке виробляє обладнання. Зусилля, необхідні для охолодження дата-центру, можуть становити до 40 відсотків його загальних операційних витрат.^[1]Відповідно до рекомендацій Американського товариства інженерів з опалення, охолодження та кондиціонування повітря (ASHRAE), рекомендовані температури навколишнього середовища для дата-центрів коливаються від 64,4°F до 80,6°F (18°C до 27°C).^[2]Зі зростанням витрат на енергію багато операторів тепер працюють у верхній межі цього діапазону.

Роз'єми відіграють важливу роль у термоуправлінні. Як одні з найбільших компонентів сучасних друкованих плат (PCB), їхній розмір і розташування можуть впливати на потік повітря та безпосередньо впливати на ефективність збереження охолодження системи.

Також важливо розуміти вплив температури на роботу роз'єму. Висока щільність активних компонентів або нерівномірне охолодження можуть створювати гарячі точки. Роз'єми повинні не піддаватися підвищеним температурам не лише для безпеки, а й для підтримки ефективності самого роз'єму. При високих температурах необхідно зменшити електричний струм, що проходить через роз'єм, щоб запобігти подальшому утворенню тепла.

Це означає, що проєктувальникам потрібно балансувати сумісність із існуючою інфраструктурою, максимізувати можливості систем і охолоджувати систему, що використовується. Роз'єми є життєво важливими для цих аспектів.

Роз'єм PCIe наступного покоління

Щоб допомогти сучасному інженеру, Amphenol FCI випустила крайовий роз'єм PCI Express Gen 5 Flip CEM для карти. Він використовує стандартний інтерфейс PCIe, що забезпечує сумісність із масивом обладнання попередніх поколінь, що вже перебуває в експлуатації (Рисунок 1).^[3]Однак конструктивні особливості роз'єму 5-го покоління забезпечують ключові переваги для найновіших застосувань дата-центрів.

Рисунок 1:Крайові роз'єми карт Amphenol FCI PCI Express Gen 5 Flip CEM сумісні з існуючим обладнанням і дозволяють економити до 19,5 відсотка місця в зонах зберігання плат. (Джерело: Mouser Electronics)

Традиційні PCIe-роз'єми мають два ряди контактів, кожен розташований під кутом 180° один до одного, створюючи розмір плати, більший за корпус роз'єму. Натомість дизайн Amphenol Flip CEM вирівнює обидва ряди контактів в одному напрямку, зменшуючи площу плати до 19,5 відсотка. Результатом є роз'єм, ідеальний для застосувань, які потрібно розміщувати близько до краю плати.

Роз'єм Amphenol Gen 5 PCIe сумісний з існуючим обладнанням і забезпечує повний діапазон Gen 5 до 32GT/s. Його надійний дизайн відповідає поточним потребам дата-центрів і пропонує чіткий шлях оновлення у міру подальшого розвитку технологій.

Висновок

Революція ШІ стимулює апетит до більшої кількості даних. Архітектури дата-центрів розвиваються, щоб не лише відповідати сучасним вимогам, а й бути достатньо міцними та гнучкими для майбутніх потреб.

Amphenol має багаторічний досвід у вдосконаленні інтерфейсу PCIe і розробив роз'єм Gen 5 Flip для підтримки змінних потреб дата-центрів, зберігаючи сумісність із існуючим обладнанням.

Автор

Девід Пайк

Джерела

[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/