【導讀】2023年上半年，想必很多人都被ChatGPT刷屏了，這種基于龐大的數據集訓練，能夠瞬間生成文本、視頻、音頻、圖形等內容的“生成式AI(Generative AI)”，帶給人們的體驗是顛覆性的。在此之后，科技圈就掀起了新一波的AI熱潮。
毫不夸張地講，ChatGPT邁出的這一步是革命性的，隨著生成式AI向各個領域的滲透，人們有理由對AI未來的走勢給出一個更為樂觀的預期——有分析數據顯示，到2030年，AI將形成一個價值2萬億美元的產業，從汽車到量子計算、軟件開發、基因組學和數據挖掘，都將會成為未來AI發展的著力點。
而隨著AI應用的擴展，更大規模的數據需要去挖掘和處理，新的挑戰也在顯現。這些挑戰的壓力很大一部分會落到數據中心的身上，畢竟作為我們這個智能時代的“云腦”，數據中心所輸出的算力資源無可替代。雖然在過去的20年中，在云計算和物聯網的推動下，數據中心已經獲得了長足的進步，但是面對AI這個算力消耗驚人的“怪獸”，人們必須提前有所準備，以更強大的數據中心去滿足其“胃口”所需。
打造新一代的數據中心，需要有多維度的技術考量，比如更高性能的計算架構、更大容量的高速存儲、更大功率的配電系統、更高效的冷卻技術、更智能的運維管理……不過，其中有一個非常重要的課題無法回避，那就是更高速和高密度的連接解決方案。
圖1：AI快速推動新一代數據中心發展
（圖源：Molex）
新一代數據中心的連接技術
其實一直以來，連接技術的進步都綁定著數據中心的發展一路狂奔。根據以往的經驗和近期的觀察，我們會發現數據中心連接技術的下一步演進將聚焦在兩個方面。
1 高速率
一個方面，自然是對于更高數據傳輸速率的追求，這也是數據中心升級之路上的核心技術指標。
根據中國信通院的研究報告，針對大規模云計算數據中心和高性能計算應用場景，業界自2018年就已經開始推出和部署400G交換機，2022年起400G架構將逐漸成為數據中心的主流，而緊接著從2023年開始，800G方案也將步入快速發展期。而且我們有理由相信，生成式AI的這把火會加速技術升級的整體進程。
為了滿足數據鏈路吞吐量的需求，數據中心連接方案也在同步加速。以高速IO連接器為例，目前單通道56Gbps PAM-4速率的產品已經成熟，112Gbps PAM-4技術的商用滲透率也在快速提升，而且像Molex這樣的連接器頭部廠商對于224 Gbps-PAM4解決方案的開發也已起步，以確保向800G聚合帶寬或更高性能的技術節點快速演進。
2 新架構
除了高速率，新一代數據中心連接技術升級中需要考慮的另一個方面，就是適應新架構的要求。
大家知道，隨著數據中心應用場景的增多和日趨復雜，數據中心構建中不但要考慮綜合性能的提升，還需要從不同方向、針對不同場景來優化方案，滿足更加細分市場的需求，這就對數據中心整體架構設計提出了挑戰。
為此，2011年由Facebook聯合Intel、Rackspace、高盛和Arista Networks等公司發起了OCP開放計算項目(Open Compute Project)，旨在通過開放開源硬件技術，實現可擴展的計算，提升數據中心硬件設計的效率。此項目獲得了積極響應，全球數百家企業、數以萬計的參與者正在圍繞冷卻環境、服務器、網絡、存儲、硬件管理、機架與電源、AI、邊緣計算等項目展開卓有成效的工作，構建開放、可擴展的數據中心架構。根據IDC的預測，OCP基礎設施的市場規模從2019年到2024年將保持16.6%的年復合增長率，并達到338億美元，屆時OCP標準的服務器占比也將從2020年的18%提升至24%。
OCP這類新一代數據中心標準，對于相關連接技術的影響也是顯而易見的。以數據庫機架和電源設計為例，為了進一步提升部署密度和能效，OCP發起了Open Rack項目，這也是在OCP社區中最具有影響力的標準項目之一。隨著市場和技術的發展，原有被廣泛采用的Open Rack2.0標準已經達到了物理極限，難以適應AI等新興應用的需求，向Open Rack3.0（ORV3）邁進已經是大勢所趨。據悉，ORV3將支持48V供電、水冷散熱，并將高度從41OU增加到44OU，同時調整了內部結構，以適應新的業務需求。隨著標準的演進，連接技術也必須與其保持同步，以提供更強大的連接性、更高的可靠性和更靈活性，讓數據中心架構升級之旅更順暢。
由此可見，數據中心已經成為當今連接技術發展的重要推手，而連接技術也只有遵循數據中心的發展趨勢，找到自身的發展之“道”，才能跟上技術和市場的腳步。
在探索高速數據中心的連接之“道”上，Molex頗有心得，也很有建樹，這些年一直在跟隨著數據中心技術升級的步伐推出豐富的產品和創新的解決方案，幫助客戶應對復雜的，或者是前瞻性的數據中心設計挑戰。
突破高速IO接口的極限
在支持更高的數據傳輸速率方面，考驗連接器廠商實力的一個代表性的產品就是高速可插拔IO連接器。在小型封裝 (SFF) 委員會的多源協議 (MSA) 推動下，高速可插拔IO系統一直沿著高速和高密度的方向快速演進，為數據中心等高性能計算應用提供有力的支持。
在MSA的系列標準中，能夠同時將高速和高密度特性發揮得淋漓盡致的要算是QSFP-DD標準了。QSFP-DD互連系統與前一代QSFP外形規格相同，但是通道數量從4個增加到8個，連接的面板密度提升了一倍，總共包括256個差分線對和32個端口，換言之其在相同的外形規格內可提供雙通道連接密度。因此QSFP-DD互連系統的8通道電氣接口基于28G NRZ、56G PAM-4和112G PAM-4的單通道傳輸速率，聚合速率可高達200Gbps、400Gbps或800Gbps，且向后兼容QSFP標準。
Molex的QSFP-DD互連系統和電纜組件就是按照這一標準而打造的高速可插拔IO解決方案，其支持28Gbps NRZ和56Gbps PAM-4，能夠滿足或超出當前200G以太網和InfiniBand 100G (EDR) 應用的需求，也支持傳統10Gbps以太網、14Gbps (FDR) InfiniBand和16Gbps光纖信道應用，而且其電纜組件符合IEEE 802.3bj、InfiniBand EDR和SAS 3.0規格，適用于多種下一代技術和應用。
同時，其接合設計采用窄邊、耦合盲插、成形觸點的構型和嵌件成型方案，可以提供出色的信號完整性 (SI) 性能以及極低的插入損耗 (IL)。堅固耐用的不銹鋼外殼，也有助于實現更好EMI防護和抵御外力的沖擊。加上QSFP-DD標準固有的向后兼容性，Molex的QSFP-DD互連系統和電纜組件可以為數據中心向更高性能和更新架構的迭代提供理想的解決方案。
圖2：Molex QSFP-DD互連系統和電纜組件
（圖源：Molex）
支持無縫的背板互連性能升級
在高性能的數據中心中，背板互連是至關重要的一環，相關的背板連接器不但要能夠滿足更高的傳輸速率、提供更高的連接密度，也要盡可能減少插入損耗并實現更好的信號完整性，還要考慮到系統設計的靈活性和可擴展性。
Molex的Impel背板連接器系統，就是這樣一種具有出色的信號完整性、高連接密度，數據速率高達40Gbps的解決方案（Impel Plus支持的速率可達56Gbps）。同時，由于具有向后和向前的兼容性，Impel背板連接器也可以為整個系統的擴展和升級提供便利。
當然，上面的介紹只是勾勒出了Impel背板連接器的一個概貌，實際上為了達到這樣特性，實現高速高質量的數據傳輸，Impel背板連接器進行了一系列的優化設計。
● 采用交錯式排針-引腳接口，提供出色的信號完整性和機械隔離，避免插接時造成針腳彎曲。
● 90歐姆標稱阻抗，以減少阻抗不連續性。
● 提供多種引腳間距選項，為PCB設計人員帶來信號走線四路布線（每層兩對）的靈活性，從而減少PCB層數。
● 接地尾部對準器，可改善接地返回路徑，盡可能減少阻抗不連續性，減少串擾。
● 增強的0.36mm金屬化孔直徑，滿足制造寬高比，同時改進電氣性能。
● 無時滯設計，無需在PCB布線上補償連接器時滯。
● 兩種引腳兼容連接選擇，每個正交節點有18至72個差分對，為客戶提供更大的設計靈活性，并提升機械和電氣性能。
● 符合IEEE 10GBASE-KR和OIF Stat Eye的通道性能，提供了端到端的通道性能相容性。
● 可提供定制電纜組件，提供完整的通道解決方案，滿足應用規格的設計靈活性。
綜上所述，緊湊的Impel背板互連系統，為數據中心背板連接遷移到40Gbps或更高速率提供了可靠而靈活的解決方案，而無需完全重新設計其架構或更換原有的硬件，有助于實現無縫的數據中心性能升級。
圖3：Molex的Impel背板連接器系統
（圖源：Molex）
滿足新一代配電架構設計要求
在數據中心中，安全可靠的電力供應對于實現高效的運營至關重要，這就需要靈活而可靠的配電網絡提供支持，而母線和母線連接器是構成數據中心配電網絡的支柱。
Molex的PowerPlane母線電源連接器和電纜組件就能夠滿足這樣的設計要求。這些電源連接器和電纜組件可以提供高電流性能以及各種配置和功能選項，具有更高的可靠性和增強的性能，非常適合數據中心中的各種配電應用。
特別值得一提的是，PowerPlane電纜組件還符合新的OCP ORV3標準，可滿足下一代數據中心更高效、更靈活的配電架構的需求。
圖4：符合ORV3標準的PowerPlane電纜組件
（圖源：Molex）
從具體的產品特性來看，PowerPlane電纜組件在提升性能、可靠性和易用性上有不少可圈可點之處。
● 在垂直和水平方向上均支持±3.00m浮動，可充分補償插配時的錯位，方便易用。
● 提供可選的集成機箱接地觸點，無需單獨輔助接地連接，可簡化系統設計。
● 可靠的焊接端子可支持與各種線束的端接，其還可提供低壓降，以實現出色的電氣性能。
● 符合ORV3 IT的電纜組件兩側均設有可選的檢測觸點，支持控制器熱插拔，實現系統保護。
可見，符合OCP ORV3標準的PowerPlane電纜組件已經為滿足新一代數據中心配電架構設計要求做足了功課。
圖5：PowerPlane電纜組件的主要特性
（圖源：Molex）
本文小結
AI技術的發展及其在各個領域日益廣泛的應用，正在改變我們對于數據處理和使用的方式，也使得數據中心的發展迎來了一個新的拐點。選擇和應用創新的連接解決方案，是我們能否跟上這一輪技術進步的節奏，享用下一波市場紅利的關鍵。
好消息是，Molex以先進的產品和完整的解決方案，已經為我們鋪設好了一條通往新一代數據中心的連接之“道”。想要先人一步抵達終點，這條捷徑你一定不要錯過！
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