重构开放计算中的互连技术

时至今日，数据已经成为人类社会发展的核心驱动力。不过，尽管云计算的发展为处理海量数据提供了一个理想的解决方案，但是随着数据量的快速攀升，以及应用场景的多元化，云计算所依托的数据中心在发展中面临的挑战也越来越大：一方面，数据中心要在性能上紧跟市场需求的步伐；另一方面也要在能耗、成本等方面做综合的考量。

应对新一代数据中心建设和部署中的诸多挑战，显然需要很多针对性的创新。然而，传统数据中心大多采用的是基于通用产品的硬件平台，想要在此基础上实现“定制化”的优化，几乎是一个不可完成的任务。而且，相关的厂商——不论是数据中心设备制造商还是运营商——想要凭一己之力完成这些技术升级，所面临的风险和成本也是难于承受的。因此，由产业链中的各个厂商一起组团攻关，联手打造一个开放的数据中心架构和标准，就成了核心的诉求，也是可行的技术发展路径。

开放计算的兴起

在这种背景下，OCP（Open Compute Project，开放计算项目）应运而生。OCP是由Facebook联合英特尔、Rackspace、高盛和Arista Networks等行业巨头，在2011年联合发起的开放硬件组织，其目的就是面向下一代数据中心的需求，以开源的方式重构数据中心硬件架构，力求将从大量从实践中总结出来的更佳解决方案，进行标准化、通用化，进而推广到整个数据中心行业以及其他相关领域。在这个过程中，所有参与到该项目中的厂商，既是技术的贡献者，又是最终成果的受益者。

这种共担风险、合作多赢的“开放计算”模式，一经推出就得到了业界积极地相应，并获得了长足的发展。越来越多地厂商参与其中，并着手将新一代数据中心硬件架构的开发和部署，转到OCP这类开放计算标准之上。

据IDC预测，2020到2024年间全球OCP基础设施市场的年复合增长率会达到16.6%，预测期末市场规模将达到338亿美元。Omdia的研究报告显示，到2025年全球40％的服务器将基于开放标准，即使在非互联网行业，其开放计算设备的占比也将从2020年的10.5%增加至2025年的21.9%。

重构开放计算中的互连技术

当然，重新定义未来数据中心的硬件架构，是一个极其复杂的系统工程，牵涉到方方面面。为此，OCP充分利用其开源优势以及协作力量，成立了不同的项目组，力求全面推动网络设备、服务器、存储设备以及可扩展机架设计等各个领域的技术创新。

可以想见，想要将不同技术厂商的贡献整合在一起，形成一个完整的解决方案，互连接口的标准化，是尤为关键的一环。因此OCP也吸纳了全球领先的连接器厂商深度参与其中，做了大量前瞻性的研发工作。

以OCP旗下一个关键子项目“数据中心-模块化硬件系统（DC-MHS）”为例，它旨在从整体架构到模块化、可扩展、可插拔设计等诸多方面着手，通过对接口规格和外形尺寸的标准化，实现整个数据中心的互操作性。这种标准化和模块化的思路，有利于超大型数据中心轻松实现资源的管理和调整，便捷地扩大基础设施的规模以满足不断增加的性能需求。

为了确保数据中心各类构建块之间的相互兼容性，DC-MHS围绕五个主要的工作流进行了详细的定义：

M-HPM

（主机处理器模块）

实现数据中心硬件模块中PCB / PCBA 外形尺寸的标准化，以便根据需要轻松添加和减少组件。根据不同应用要求，定义了M-FLW（全宽HPM）、M-DNO（密度优化HPM）和M-HPM.next三种规格。

M-XIO/PESTI

（扩展I/O连接/外围边带隧道接口）

M-XIO定义了模块化可扩展I/O (M-XIO) 源连接器的连接器、引出线和信号接口详细信息，该连接器可作为主板和HPM等源与PCIe转接卡和背板等外围子系统之间的I/O。PESTI协议在DC-MHS中指定的多种组件之间建立了电气兼容性，用于传递状态和发现子系统。

M-PIC

（平台基础设施连接）

旨在让HPM与平台和机箱基础设施连接所需的组件（包括冷却、配电和网络）实现标准化，简化模块之间的通信，进一步提高资源利用和管理效率。

M-CRPS

（公共冗余电源）

指定了内部冗余电源的要求，在数据中心和供应商之间实现标准化，以提高数据中心基础设施的整体稳定性和正常运行时间，保护关键操作免受潜在干扰的影响。

M-SIF

（共享基础设施）

提高可容纳多个可维修模块的共享基础设施外壳的互操作性，包括主机处理器模块 (HPM)、数据中心存储和计算模块 (DC-SCM) 以及其他外围设备。

由上述DC-MHS项目不难看出，这些全新的标准化和模块化的设计思路，也为连接器厂商提供了巨大的商机。而想要在这个新赛道上脱颖而出，就要求连接器厂商找到创新之道——要么在原有产品上精益求精，通过改良和升级去适应开放计算架构的新要求；要么通过大胆的创新，基于标准打造全新的解决方案。

而无论采用那种方式，面向新一代开放计算架构的连接器，都要在以下几个方面体现出竞争优势：

1支持更高的性能，如更高数据传输速率（信号连接器）或更大的载流能力（电源连接器），能够跟上快速迭代技术标准的节奏。

2实现小型化和高集成，在单位空间内提供更高密度的连接。除了进一步压缩针脚间距等举措，在单一封装中提供多种功能的混合连接，也是一种重要的技术思路。

3高度模块化、易于扩展和维护，有利于支持多场景应用，以及数据中心规模扩展的需求，而尽可能减少额外的定制成本。

赋能开放计算的连接器

按照上面的设计要求，在OCP开放计算硬件互连的赛道上，竞争已经展开。伴随着OCP标准的演进和市场的发展，不少创新的连接器产品和方案也已经走到了我们的面前。

针对OCP DC-MHS中的M-FLW（模块硬件系统全宽）规范，Amphenol Communications Solutions (以下简称ACS) 推出了全新的Multi-Trak连接器，作为DC-MHS高速内部I/O解决方案。

这是一款组合连接器，由两个标准MCIO连接器、12针边带（SB）和4针电源装置组成，集电源和信号传输功能于一身，在紧凑的空间，实现高密度、多功能的连接。

图1：Multi-Trak高速互连解决方案

（图源：ACS）

Multi-Trak连接器间距为0.60毫米，其所用封装形式可以支持PCIe? Gen 5标准的高速信号传输，并且可以满足新一代PCIe Gen 6高速传输标准的要求，实现64Gbps PAM4的传输速率。与传统PCB布线方法相比，Multi-Trak连接器可支持更长的信号路径，同时保持SI性能。此外，该连接器解决方案支持高达21A的电源电流，可以选择对边带和电源装置进行模块化扩展。

图2：Multi-Trak连接器结构图

（图源：ACS）

Multi-Trak连接器符合SFF-TA-1033标准和OCP-MHS规范。由于采用了模块化的设计，其可通过进一步扩展，支持卡缘和电缆连接，以适应多样性的互连应用的需求。

图3：Multi-Trak连接器支持可扩展的应用场景

（图源：ACS）

总的来看，Multi-Trak连接器能够提供新一代数据中心所需的高性能，且具有高度模块化、极强的扩展性和易于维修等优势，可以为系统设计带来极大的灵活性。这也决定了此款解决方案具有很高的性价比，有助于开发者节省材料成本，并能够支持未来的系统升级和扩展。

再有，由于符合OCP相关的标准和规范，Multi-Trak连接器可以很好地契合开放标准架构下不断发展的设计需求，在通信和数据应用、商业系统、网络和高端计算系统等领域找到市场着力点，可谓是赋能开放计算的标杆性的互连解决方案。

特性	优点
0.60毫米间距、垂直配置	将原来的PCIe和MCIO合并为一个连接器，包括电源和高/低速信号
采用双列直插式电源解决方案，总载流能力高达21A	反向电缆可简化组织布局
支持最高56Gb/s PAM4 PCIe Gen 5，传输距离超过1.0米	多样化插头可支持不同的路由需求
通过同一个连接器支持线缆和卡缘应用	支持AIC、Combo电缆和MCIO STD电缆的不同应用
可选择85Ω（G03系列）阻抗和各种插针数选项，符合PCIe / NVMe / SAS / SFP(+) / QSFP规范	采用模块化设计，可进一步扩展，支持卡缘和电缆连接

表1：Multi-Trak连接器特性和优点

（资料来源：ACS）

本文小结

智能化和数字化转型的大趋势，让我们对数据资源的依赖度越来越大，而ChatGPT等生成型AI的兴起，更是令处理数据所需计算资源的需求持续快速攀升。通过OPC等开放计算项目重构未来的数据中心，无疑是应对这一挑战的良方。

在这个“重构”的过程中，硬件互连显然是一个关键的节点，这为连接器厂商提供了巨大的市场机遇，当然也是一次比拼实力的创新大挑战。

Multi-Trak连接器，就是ACS在这场开放计算互连创新中打造出的标杆性的产品。从中也能窥见开放计算趋势下的连接器技术创新之道。

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