重構(gòu)開放計算中的互連技術(shù)

時至今日，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為人類社會發(fā)展的核心驅(qū)動力。不過，盡管云計算的發(fā)展為處理海量數(shù)據(jù)提供了一個理想的解決方案，但是隨著數(shù)據(jù)量的快速攀升，以及應(yīng)用場景的多元化，云計算所依托的數(shù)據(jù)中心在發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)也越來越大：一方面，數(shù)據(jù)中心要在性能上緊跟市場需求的步伐；另一方面也要在能耗、成本等方面做綜合的考量。

應(yīng)對新一代數(shù)據(jù)中心建設(shè)和部署中的諸多挑戰(zhàn)，顯然需要很多針對性的創(chuàng)新。然而，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心大多采用的是基于通用產(chǎn)品的硬件平臺，想要在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)“定制化”的優(yōu)化，幾乎是一個不可完成的任務(wù)。而且，相關(guān)的廠商——不論是數(shù)據(jù)中心設(shè)備制造商還是運營商——想要憑一己之力完成這些技術(shù)升級，所面臨的風險和成本也是難于承受的。因此，由產(chǎn)業(yè)鏈中的各個廠商一起組團攻關(guān)，聯(lián)手打造一個開放的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)和標準，就成了核心的訴求，也是可行的技術(shù)發(fā)展路徑。

開放計算的興起

在這種背景下，OCP（Open Compute Project，開放計算項目）應(yīng)運而生。OCP是由Facebook聯(lián)合英特爾、Rackspace、高盛和Arista Networks等行業(yè)巨頭，在2011年聯(lián)合發(fā)起的開放硬件組織，其目的就是面向下一代數(shù)據(jù)中心的需求，以開源的方式重構(gòu)數(shù)據(jù)中心硬件架構(gòu)，力求將從大量從實踐中總結(jié)出來的更佳解決方案，進行標準化、通用化，進而推廣到整個數(shù)據(jù)中心行業(yè)以及其他相關(guān)領(lǐng)域。在這個過程中，所有參與到該項目中的廠商，既是技術(shù)的貢獻者，又是最終成果的受益者。

這種共擔風險、合作多贏的“開放計算”模式，一經(jīng)推出就得到了業(yè)界積極地相應(yīng)，并獲得了長足的發(fā)展。越來越多地廠商參與其中，并著手將新一代數(shù)據(jù)中心硬件架構(gòu)的開發(fā)和部署，轉(zhuǎn)到OCP這類開放計算標準之上。

據(jù)IDC預測，2020到2024年間全球OCP基礎(chǔ)設(shè)施市場的年復合增長率會達到16.6%，預測期末市場規(guī)模將達到338億美元。Omdia的研究報告顯示，到2025年全球40％的服務(wù)器將基于開放標準，即使在非互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，其開放計算設(shè)備的占比也將從2020年的10.5%增加至2025年的21.9%。

重構(gòu)開放計算中的互連技術(shù)

當然，重新定義未來數(shù)據(jù)中心的硬件架構(gòu)，是一個極其復雜的系統(tǒng)工程，牽涉到方方面面。為此，OCP充分利用其開源優(yōu)勢以及協(xié)作力量，成立了不同的項目組，力求全面推動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、存儲設(shè)備以及可擴展機架設(shè)計等各個領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。

可以想見，想要將不同技術(shù)廠商的貢獻整合在一起，形成一個完整的解決方案，互連接口的標準化，是尤為關(guān)鍵的一環(huán)。因此OCP也吸納了全球領(lǐng)先的連接器廠商深度參與其中，做了大量前瞻性的研發(fā)工作。

以O(shè)CP旗下一個關(guān)鍵子項目“數(shù)據(jù)中心-模塊化硬件系統(tǒng)（DC-MHS）”為例，它旨在從整體架構(gòu)到模塊化、可擴展、可插拔設(shè)計等諸多方面著手，通過對接口規(guī)格和外形尺寸的標準化，實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)中心的互操作性。這種標準化和模塊化的思路，有利于超大型數(shù)據(jù)中心輕松實現(xiàn)資源的管理和調(diào)整，便捷地擴大基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模以滿足不斷增加的性能需求。

為了確保數(shù)據(jù)中心各類構(gòu)建塊之間的相互兼容性，DC-MHS圍繞五個主要的工作流進行了詳細的定義：

M-HPM

（主機處理器模塊）

實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心硬件模塊中PCB / PCBA 外形尺寸的標準化，以便根據(jù)需要輕松添加和減少組件。根據(jù)不同應(yīng)用要求，定義了M-FLW（全寬HPM）、M-DNO（密度優(yōu)化HPM）和M-HPM.next三種規(guī)格。

M-XIO/PESTI

（擴展I/O連接/外圍邊帶隧道接口）

M-XIO定義了模塊化可擴展I/O (M-XIO) 源連接器的連接器、引出線和信號接口詳細信息，該連接器可作為主板和HPM等源與PCIe轉(zhuǎn)接卡和背板等外圍子系統(tǒng)之間的I/O。PESTI協(xié)議在DC-MHS中指定的多種組件之間建立了電氣兼容性，用于傳遞狀態(tài)和發(fā)現(xiàn)子系統(tǒng)。

M-PIC

（平臺基礎(chǔ)設(shè)施連接）

旨在讓HPM與平臺和機箱基礎(chǔ)設(shè)施連接所需的組件（包括冷卻、配電和網(wǎng)絡(luò)）實現(xiàn)標準化，簡化模塊之間的通信，進一步提高資源利用和管理效率。

M-CRPS

（公共冗余電源）

指定了內(nèi)部冗余電源的要求，在數(shù)據(jù)中心和供應(yīng)商之間實現(xiàn)標準化，以提高數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的整體穩(wěn)定性和正常運行時間，保護關(guān)鍵操作免受潛在干擾的影響。

M-SIF

（共享基礎(chǔ)設(shè)施）

提高可容納多個可維修模塊的共享基礎(chǔ)設(shè)施外殼的互操作性，包括主機處理器模塊 (HPM)、數(shù)據(jù)中心存儲和計算模塊 (DC-SCM) 以及其他外圍設(shè)備。

由上述DC-MHS項目不難看出，這些全新的標準化和模塊化的設(shè)計思路，也為連接器廠商提供了巨大的商機。而想要在這個新賽道上脫穎而出，就要求連接器廠商找到創(chuàng)新之道——要么在原有產(chǎn)品上精益求精，通過改良和升級去適應(yīng)開放計算架構(gòu)的新要求；要么通過大膽的創(chuàng)新，基于標準打造全新的解決方案。

而無論采用那種方式，面向新一代開放計算架構(gòu)的連接器，都要在以下幾個方面體現(xiàn)出競爭優(yōu)勢：

1支持更高的性能，如更高數(shù)據(jù)傳輸速率（信號連接器）或更大的載流能力（電源連接器），能夠跟上快速迭代技術(shù)標準的節(jié)奏。

2實現(xiàn)小型化和高集成，在單位空間內(nèi)提供更高密度的連接。除了進一步壓縮針腳間距等舉措，在單一封裝中提供多種功能的混合連接，也是一種重要的技術(shù)思路。

3高度模塊化、易于擴展和維護，有利于支持多場景應(yīng)用，以及數(shù)據(jù)中心規(guī)模擴展的需求，而盡可能減少額外的定制成本。

賦能開放計算的連接器

按照上面的設(shè)計要求，在OCP開放計算硬件互連的賽道上，競爭已經(jīng)展開。伴隨著OCP標準的演進和市場的發(fā)展，不少創(chuàng)新的連接器產(chǎn)品和方案也已經(jīng)走到了我們的面前。

針對OCP DC-MHS中的M-FLW（模塊硬件系統(tǒng)全寬）規(guī)范，Amphenol Communications Solutions (以下簡稱ACS) 推出了全新的Multi-Trak連接器，作為DC-MHS高速內(nèi)部I/O解決方案。

這是一款組合連接器，由兩個標準MCIO連接器、12針邊帶（SB）和4針電源裝置組成，集電源和信號傳輸功能于一身，在緊湊的空間，實現(xiàn)高密度、多功能的連接。

圖1：Multi-Trak高速互連解決方案

（圖源：ACS）

Multi-Trak連接器間距為0.60毫米，其所用封裝形式可以支持PCIe? Gen 5標準的高速信號傳輸，并且可以滿足新一代PCIe Gen 6高速傳輸標準的要求，實現(xiàn)64Gbps PAM4的傳輸速率。與傳統(tǒng)PCB布線方法相比，Multi-Trak連接器可支持更長的信號路徑，同時保持SI性能。此外，該連接器解決方案支持高達21A的電源電流，可以選擇對邊帶和電源裝置進行模塊化擴展。

圖2：Multi-Trak連接器結(jié)構(gòu)圖

（圖源：ACS）

Multi-Trak連接器符合SFF-TA-1033標準和OCP-MHS規(guī)范。由于采用了模塊化的設(shè)計，其可通過進一步擴展，支持卡緣和電纜連接，以適應(yīng)多樣性的互連應(yīng)用的需求。

圖3：Multi-Trak連接器支持可擴展的應(yīng)用場景

（圖源：ACS）

總的來看，Multi-Trak連接器能夠提供新一代數(shù)據(jù)中心所需的高性能，且具有高度模塊化、極強的擴展性和易于維修等優(yōu)勢，可以為系統(tǒng)設(shè)計帶來極大的靈活性。這也決定了此款解決方案具有很高的性價比，有助于開發(fā)者節(jié)省材料成本，并能夠支持未來的系統(tǒng)升級和擴展。

再有，由于符合OCP相關(guān)的標準和規(guī)范，Multi-Trak連接器可以很好地契合開放標準架構(gòu)下不斷發(fā)展的設(shè)計需求，在通信和數(shù)據(jù)應(yīng)用、商業(yè)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和高端計算系統(tǒng)等領(lǐng)域找到市場著力點，可謂是賦能開放計算的標桿性的互連解決方案。

表1：Multi-Trak連接器特性和優(yōu)點

（資料來源：ACS）

本文小結(jié)

智能化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大趨勢，讓我們對數(shù)據(jù)資源的依賴度越來越大，而ChatGPT等生成型AI的興起，更是令處理數(shù)據(jù)所需計算資源的需求持續(xù)快速攀升。通過OPC等開放計算項目重構(gòu)未來的數(shù)據(jù)中心，無疑是應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的良方。

在這個“重構(gòu)”的過程中，硬件互連顯然是一個關(guān)鍵的節(jié)點，這為連接器廠商提供了巨大的市場機遇，當然也是一次比拼實力的創(chuàng)新大挑戰(zhàn)。

Multi-Trak連接器，就是ACS在這場開放計算互連創(chuàng)新中打造出的標桿性的產(chǎn)品。從中也能窺見開放計算趨勢下的連接器技術(shù)創(chuàng)新之道。

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