數(shù)據(jù)中心連接器系統(tǒng)的挑戰(zhàn)與優(yōu)化

隨著物聯(lián)網(wǎng)不斷普及，互連世界范圍持續(xù)擴(kuò)張，在萬物互聯(lián)的大趨勢下，我們迎來了數(shù)據(jù)的爆炸性增長。數(shù)據(jù)中心需要處理越來越多的數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)還在逐年增加，對計(jì)算能力的需求也同樣如此。不斷提高的算力需求推動(dòng)了大功率數(shù)據(jù)機(jī)架和更高效的數(shù)據(jù)中心建設(shè)。

（圖源：莫仕）

數(shù)據(jù)中心迫切地需要高效、可靠的存儲解決方案。由于通常數(shù)據(jù)中心中的所有項(xiàng)都必須互相連接，因此系統(tǒng)中的連接元件應(yīng)提供小空間安裝和作業(yè)所需的靈活性，并在不增加熱輸出的情況下滿足預(yù)期的速度要求。在數(shù)據(jù)中心的連接系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，優(yōu)化配電、降低熱能級、提高互連的高速/低延遲性能是每個(gè)連接系統(tǒng)都希望實(shí)現(xiàn)的。

散熱優(yōu)化挑戰(zhàn)

在這些連接挑戰(zhàn)里，散熱優(yōu)化無疑是最受重視的。大功率的數(shù)據(jù)中心的電力消耗一直都在增加，通常由于功率水平較高而導(dǎo)致的高溫可直接影響數(shù)據(jù)機(jī)架中元件的壽命。如果不對熱設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，敏感元件往往會更快地出現(xiàn)故障甚至直接損壞。

通常來說，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)都會根據(jù)功率預(yù)算設(shè)計(jì)，每個(gè)架構(gòu)都有熱分配預(yù)算，此預(yù)算基于數(shù)據(jù)中心整體的限制，在設(shè)計(jì)連接時(shí)必須從數(shù)據(jù)系統(tǒng)中盡可能消除熱損耗。緊湊、小型和密集排列的連接系統(tǒng)在大功率數(shù)據(jù)中心會更受青睞。

插拔式I/O連接器是大功率數(shù)據(jù)中心中經(jīng)常用到的連接器。帶有散熱功能的I/O連接器引入能有效地從可插拔I/O模塊中提取熱量，并將其與一些高效的冷卻解決方案相結(jié)合。傳統(tǒng)的散熱技術(shù)是在連接系統(tǒng)上添加間隙墊或者散熱墊來提高熱傳導(dǎo)能力。但在大功率數(shù)據(jù)中心里，傳統(tǒng)的散熱技術(shù)無法滿足其中的散熱需求。在插拔式I/O連接器中引入散熱橋技術(shù)是一種能更好優(yōu)化散熱的選擇。

（散熱橋I/O連接器，TE）

散熱橋技術(shù)用集成式機(jī)械彈簧取代了傳統(tǒng)的間隙墊或熱界面材料，可提供界面力和1.0mm的壓縮行程。散熱疊片讓熱量從I/O模塊傳遞到冷卻區(qū)。與運(yùn)用傳統(tǒng)散熱技術(shù)的插拔式I/O連接器相比，采用散熱橋I/O的連接器熱傳導(dǎo)能力提升了2倍以上，機(jī)械式的可壓縮間隙墊則提供低壓縮力和低熱阻，也不會因?yàn)槔匣档托阅?。熱能級的降低大大延長了數(shù)據(jù)中心敏感元件的壽命。

提供高效電力

在宏觀層面來看，從電力進(jìn)入數(shù)據(jù)中心到使用，電力分配到實(shí)際使用點(diǎn)的損耗為10%到15%。效率更高的電力連接器、母線連接器能夠有效減少電壓損耗，以更高效方式提供電力。電力連接器現(xiàn)在已經(jīng)可以做到很高密度，提供更緊湊的設(shè)計(jì)。

（高電流連接器，莫仕）

在高電流性能上，高電流連接器目前每個(gè)端子能承載超過100A的電流，滿足大功率數(shù)據(jù)中心對更高功率和更高性能的需求。另一方面，高電流性能帶來的高功率，更進(jìn)一步有助于連接器系統(tǒng)節(jié)省空間、降低功耗。

更高的信號密度與現(xiàn)在的模塊化趨勢相配合，信號端子與終端模塊集成，每個(gè)終端模塊支持十幾個(gè)信號大大提升了信號密度。而且現(xiàn)在的模塊化組合形式多樣，長度可擴(kuò)展，支持高功率、低功率和信號端子的多種組合，給連接器系統(tǒng)設(shè)計(jì)大大增加了靈活度。如果對電壓以及電流的要求更高，可以在引腳間距上做自由選擇。

另一方面，高效率的電力連接也十分看重散熱性能，散熱效果更優(yōu)的連接能更好地適配緊湊型計(jì)算機(jī)服務(wù)器和高端服務(wù)器。

數(shù)據(jù)中心的高效連接優(yōu)化

要提高整個(gè)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的效率，還有一個(gè)是數(shù)據(jù)速率提高所帶來的挑戰(zhàn)，這個(gè)我們已經(jīng)很熟悉了。提高數(shù)據(jù)速率、減少信號上升時(shí)間是每個(gè)數(shù)據(jù)中心連接系統(tǒng)都在重點(diǎn)關(guān)注的。不管是通過差分對提高傳輸密度，還是內(nèi)部電纜互連大幅降低傳輸損耗，目前高速數(shù)據(jù)傳輸連接器一直在優(yōu)化，在升級。

對于大功率的數(shù)據(jù)中心連接系統(tǒng)來說，連接器系統(tǒng)一直都致力于提供更高的模塊端口密度、提高熱管理能力和電源效率。