支持开放计算项目的新型夹层连接器

支持开放计算项目的新型夹层连接器

 

人工智能(AI)应用已经逐渐进入人们的日常生活,由于AI必须仰赖复杂的电脑计算,也代表着其背后需要建立强大的计算、数据处理中心,因此如何提升数据中心的运作效能,也成为重要的科技发展议题。本文将为您讨论开放计算项目(Open Computing Project. OCP)的发展现况,以及由Molex(莫仕)所推出的Mirror Mezz连接器的独特性,与在OCP中所扮演的角色。

开放计算项目建立电脑硬件的协作开源环境

世界正在经历新的AI应用的爆炸式增长,这些应用从多人游戏到网络安全保护、疾病检测到供应链优化,在方方面面改善了我们的日常生活。AI的快速发展正在产生大量用于机器学习(ML)和深度学习(DL)的新型硬件加速器。由于需要在数据中心内启用多种计算加速器,建立开放加速器模块基础设施,因此出现对灵活性、稳健性、可维护性、配置管理,以及电源和冷却等常见要求,这使开放式夹层模块成为明智的设计选择。


为了提升计算加速器的发展,结合科技业界来共同建立一个开放平台,可说是当务之急,OCP也因此应运而生。OCP起源于2009年Facebook(现在的公司名称为Meta),随着Facebook的平台越来越受欢迎,Facebook便开始着手优化其数据中心,以更好地满足消费者需求。该公司组建了一个小团队来创建世界上最高效的数据中心,该团队能够将能源效率提高38%,同时将运营成本降低24%。


随后Facebook在2011年公开了这些设计,然后与英特尔和高盛等公司合作,帮助启动了OCP计划。在过去的十年中,OCP一直致力于复制用于电脑硬件的协作开源软件环境,跨职能工程团队可以在该环境中创建参考设计,从而加快数据中心的创新步伐。


如今,包括Molex在内的200多家公司已加入OCP社区,以解决困难和独特的挑战,以更广阔的视角快速创新,最终使超大规模基础设施更加高效、灵活和可扩展。


开放加速器基础设施(Open Accelerator Infrastructure, OAI)小组是OCP服务器小组的一个子小组,负责为加速器基础设施系统定义开放标准,该系统由加速器模块、基板、托盘和机箱所组成,以处理这些密集的工作负载。在2019年,该组织发布了包含Molex Mirror Mezz夹层连接器的开放式加速器模块(Open Accelerator Module, OAM)v1.0标准,该设计规范要求从GPU模块到能够处理56 Gbps的基板的高密度板对板连接。这种连接必须足够小,以便为其他关键组件留出空间,实现高差分对数量,并保持极低的串扰水平。


 

AugArrowTimesMolex_2

满足最大设计灵活性的镜像式夹层连接器

由Molex推出的Mirror Mezz镜像式夹层连接器,是一款尺寸兼容的雌雄同体连接器,在长宽尺寸上相容,不分公端母端,通过可堆叠配合的方式来降低应用成本,这意味着连接器可以与自身匹配,从而减少零件数量、简化材料清单,并整合供应链工作。该连接器具有107到115个差分对(DP)/in²的极高密度,和56G-PAM4信号完整性要求,支持每个差分对高达56 Gbps的数据速率,旨在处理密集型AI应用的数据需求,并适用于电信、网络和其它应用场合。


当需要不同的堆叠高度时,Mirror Mezz这种雌雄同体连接器的自配或交叉配接方式,可轻松实现所需的配接高度以满足应用要求,从而以最少的工具提供最大的设计灵活性。当组合配接时,一个2.50毫米和5.50毫米高度的连接器,可以实现5.00、8.00和11.00毫米三个堆叠高度,当使用两个5.00毫米堆叠高度的镜像式夹层连接器和10.00毫米柔性扁平电缆(Flat Flexible Cable, FFC),可实现20.00毫米高的堆叠,最高的堆叠高度可达120.00毫米。


Mirror Mezz连接器的引脚区域采用敞开式排列,可支持高达17 GHz的差分信号,和偏移GSSG引脚排列,可在8.10mm间距之间设置9个信号引脚。Mirror Mezz连接器引脚区域的信号和接地组合采用精确排列,可最大限度地提升高速性能,并清除连接器空间中的布线。


Mirror Mezz连接器具有设计精巧的端子结构,提供多种机械强度的版本供用户选择,同时拥有最先进的电气功能,提供两个电调谐信号触点,可干净地传输高速信号,以实现最大的信号完整性(Signal Integrity, SI),端子触头的弯曲方向在行与行之间是不同的,这种设计可减少行之间的串扰,可以满足业内对更高速度的要求,具备更宽的接地引脚,可平衡电场,并把差分对与周围的传输线进行屏蔽。


Mirror Mezz连接器采用接触梁对配,可防止因振动或端子被提起而引起的接触不良,可确保恒定的双接触点以确保电气可靠性。接触梁的几何形状提供可靠的正向力以应对恶劣环境,1.50毫米的标称插接行程,可确保在强振动或对配不充分的情况下也能形成足够的连接面。


Mirror Mezz连接器的信号完整性可达56 Gbps NRZ、112 Gbps PAM-4,支持无共振、0-35 GHz,采用92欧姆阻抗标称设计,具备高引脚数,最多可达271个差分对,密集的连接器引脚场,可达到每平方英寸107-115个差分对。


Mirror Mezz连接器可应用于数据/计算设备,像是联网设备、服务器、存储器,以及在电信/网络领域的基础设施与联网设备等。


AugArrowTimesMolex_3

满足OAM基础设施的严格要求与限制的连接器

为了支持OAM基础设施的严格要求与限制,Molex推出了Mirror Mezz 15x11 OCP连接器解决方案,这是专门开发为模块和基板之间的唯一连接器接口。该连接器可提供卓越的信号完整性和密度,使客户能够实现下一代高速系统所需的机械和电气目标。除了所有必要的信号外,这款用于OAM的15x11 Mirror Mezz连接器还将必要的电力传输到模块,从而为夹层连接创建了一个一体化解决方案。


Mirror Mezz 15x11 OCP连接器通过可堆叠插配降低应用成本,可提供每平方英寸165个差分对,同时提供最大的设计灵活性,允许用户配对不同高度的连接器版本,并实现其应用所需的堆叠高度。


Mirror Mezz 15x11 OCP连接器拥有坚固的罩壳设计,对引脚区域进行封装,以保护引脚并提供盲配引导,进而消除任何错配的可能性,并可采用夹层的柔性电缆链接,通过受控通道和刺穿接地,来节省成本并提供出色的信号完整性,采用宽松的容差,以适应电路板之间和柔性架构之间的距离偏差。


Mirror Mezz 15x11 OCP连接器具有配合组合的接触梁结构,可防止振动和端子提升,以确保恒定的2点接触以实现电气可靠性。梁的几何结构为恶劣环境提供可靠的正向力和1.50毫米的标称触点插接,以确保充分接合。


Mirror Mezz 15x11 OCP连接器采用缝合球栅阵列(BGA)设计,与嵌件成型球栅阵列附件相比,可以节省更多成本。缝合触点结构缩短了交货时间,该连接器的设计也可简化产品矩阵。


AugArrowTimesMolex_4

面对新挑战的更高数据速率改进版本

Mirror Mezz连接器的创新特性有助于推进第一代OAM设计,但OCP的努力并不止于此。OCP的OAI小组致力于提升加速器功能,旨在制定支持112 Gbps或更高速度的新规范。


当前的Mirror Mezz连接器仍达不到112 Gbps的规范,但Molex已经创建了一个新的改进版本――Mirror Mezz Pro,来专门解决112G-PAM4带来的挑战。Molex设计的Mirror Mezz Pro以两倍的112 Gbps PAM-4最大数据速率提高性能和信号完整性,同时适合原始紧凑的PCB占位面积。新连接器的BGA尺寸已经减小,以最大限度地减少高频下的回波损耗,并且端子和外壳已经过调整,以最大限度地减少阻抗变化,因此将可达到112 Gbps的性能,以及客户已经认可的相同机械和电气稳健性。


AugArrowTimesMolex_5


Mirror Mezz Pro 连接器


目前Mirror Mezz Pro连接器已被OCP的OAI小组选为OAM v1.5的板对板夹层连接器标准,将有机会突破下一代超大规模基础设施的极限,Mirror Mezz Pro版本是Molex通过与OCP合作推出的一系列创新产品中的最新产品。


AugArrowTimesMolex_6


Mirror Mezz Pro 应用

结语

受到众多科技业者支持的OCP,已经是数据中心设备的重要标准规范,在高速、高密度服务器应用中,需要采用更少的匹配部件,以降低成本、提高运行效率,并提高设计灵活性。由Molex推出的Mirror Mezz连接器无需单独的配合部件和相关成本,将是相关应用连接器的最佳选择。