為資料中心設計連接器

人工智慧（AI）在過去幾年中獲得了極大的關注，以至於現代生活中幾乎沒有哪個領域不以某種方式受益於人工智慧或機器學習（ML）。這種成長帶來了對資料中心的巨大需求。他們的架構已改變以因應日益增加的資料量，而支援這些基礎建設也同步演進，以提供資料中心環境中可靠的通訊。

因此，資料中心必須採用高速、低延遲的連接解決方案，以跟上不斷演變的工作負載。一種稱為拆分的新趨勢使這種需求更加迫切。

典型架構會為每個處理器提供自己的記憶體。這能降低延遲，但會導致記憶體資源的使用效率降低。隨著需求隨時間變化，某個處理器可能會經歷低活動期，而另一個則過載。結果是過載模組記憶體容量不足，而相鄰模組則有餘裕。

拆分會從每個處理器移除記憶體，並集中成一個能更有效利用的單一資源。然而，這種記憶體與處理器的物理分離強調了高效能連接的需求。

資料中心的PCIe設計考量

在選擇最新資料中心架構的連接性時，工程師必須選擇能支援 AI 革命當前與未來需求的元件。然而，這並不是唯一影響接頭選擇的考量。工程師必須確保連接器能承受所需的資料吞吐量、耐用且能長期使用，且能與現有系統相容以進行簡單升級。周邊元件互連快遞（PCIe^®）是為最新 AI 應用提供資料中心高速內部資料傳輸的關鍵互連。

另一個對營運商來說至關重要的考量是熱管理。隨著運算能力需求的增加，有些機架的耗電甚至高達 100kW。這種功率提升會讓設備產生的熱能也上升。冷卻資料中心所需的工作量可能高達其總營運成本的40%。^[1]根據美國暖通空調工程師學會（ASHRAE）的指引，資料中心建議的環境溫度範圍為64.4°F至80.6°F（18°C至27°C）。^[2]隨著能源成本上升，許多業者現在選擇在這個範圍的高端運作。

連接器在熱管理中扮演重要角色。作為現代印刷電路板（PCB）上最大型的元件之一，其尺寸與位置會影響氣流，直接影響系統保持散熱的效果。

了解溫度對連接器性能的影響也很重要。高密度的主動元件或冷卻不均會造成熱點。連接器必須不受高溫影響，不僅為了安全，也為了維持連接器本身的效率。在高溫下，必須減少通過連接器的電流，以防止進一步產生熱能。

這意味著設計者需要在與現有基礎設施的相容性、最大化系統能力與冷卻系統之間取得平衡。連接器對這些考量至關重要。

下一代 PCIe 連接器

為了協助現代工程師，Amphenol FCI 推出了 PCI Express Gen 5 Flip CEM 卡邊緣連接器。它採用標準 PCIe 介面，確保與先前世代已服役的設備陣列相容（圖1).^[3]然而，第五代連接器的設計特點為最新資料中心應用帶來了關鍵優勢。

圖1：Amphenol FCI PCI Express Gen 5 Flip CEM 卡邊緣連接器與現有設備相容，且可節省高達 19.5% 的 PCB 遮蔽區域空間。（資料來源：Mouser Electronics）

傳統 PCIe 連接器有兩排接點，每排以 180° 方向排列，形成比連接器本體更大的 PCB 面積。相較之下，Amphenol Flip CEM 設計將兩排接點對齊一致，PCB 佔地面積可減少高達 19.5%。結果是一個非常適合必須靠近PCB邊緣的應用的連接器。

Amphenol Gen 5 PCIe 連接器與現有設備相容，並提供完整的 Gen 5 最高 32GT/s 能力。其堅固的設計支持現有資料中心需求，並隨著技術持續演進提供明確的升級路徑。

結論

人工智慧革命正推動對更多數據的需求。資料中心架構正在演進，確保不僅符合當前需求，還具備足夠堅固與彈性以因應未來需求。

Amphenol 擁有多年精進 PCIe 介面的專業經驗，並開發了第五代 Flip 連接器，以支援不斷演變的資料中心需求，同時維持與現有設備的相容性。

作者

大衛·派克

資料來源

[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/