数据中心连接器系统的挑战与优化

随着物联网不断普及，互连世界范围持续扩张，在万物互联的大趋势下，我们迎来了数据的爆炸性增长。数据中心需要处理越来越多的数据，并且这些数据还在逐年增加，对计算能力的需求也同样如此。 不断提高的算力需求推动了大功率数据机架和更高效的数据中心建设。

 

（图源：莫仕）

 

数据中心迫切地需要高效、可靠的存储解决方案。由于通常数据中心中的所有项都必须互相连接，因此系统中的连接元件应提供小空间安装和作业所需的灵活性，并在不增加热输出的情况下满足预期的速度要求。在数据中心的连接系统设计中，优化配电、降低热能级、提高互连的高速/低延迟性能是每个连接系统都希望实现的。

 

散热优化挑战

 

在这些连接挑战里，散热优化无疑是最受重视的。大功率的数据中心的电力消耗一直都在增加，通常由于功率水平较高而导致的高温可直接影响数据机架中元件的寿命。如果不对热设计进行优化，敏感元件往往会更快地出现故障甚至直接损坏。

 

通常来说，大多数数据中心架构都会根据功率预算设计，每个架构都有热分配预算，此预算基于数据中心整体的限制，在设计连接时必须从数据系统中尽可能消除热损耗。紧凑、小型和密集排列的连接系统在大功率数据中心会更受青睐。

 

插拔式I/O连接器是大功率数据中心中经常用到的连接器。带有散热功能的I/O连接器引入能有效地从可插拔 I/O 模块中提取热量，并将其与一些高效的冷却解决方案相结合。传统的散热技术是在连接系统上添加间隙垫或者散热垫来提高热传导能力。但在大功率数据中心里，传统的散热技术无法满足其中的散热需求。在插拔式I/O连接器中引入散热桥技术是一种能更好优化散热的选择。

 

（散热桥I/O连接器，TE）

 

散热桥技术用集成式机械弹簧取代了传统的间隙垫或热界面材料，可提供界面力和1.0 mm的压缩行程。散热叠片让热量从I/O模块传递到冷却区。与运用传统散热技术的插拔式I/O连接器相比，采用散热桥I/O的连接器热传导能力提升了2倍以上，机械式的可压缩间隙垫则提供低压缩力和低热阻，也不会因为老化降低性能。热能级的降低大大延长了数据中心敏感元件的寿命。

 

提供高效电力

 

在宏观层面来看，从电力进入数据中心到使用，电力分配到实际使用点的损耗为10%到15%。效率更高的电力连接器、母线连接器能够有效减少电压损耗，以更高效方式提供电力。电力连接器现在已经可以做到很高密度，提供更紧凑的设计。

 

（高电流连接器，莫仕）

 

在高电流性能上，高电流连接器目前每个端子能承载超过100A的电流，满足大功率数据中心对更高功率和更高性能的需求。另一方面，高电流性能带来的高功率，更进一步有助于连接器系统节省空间、降低功耗。

 

更高的信号密度与现在的模块化趋势相配合，信号端子与终端模块集成，每个终端模块支持十几个信号大大提升了信号密度。而且现在的模块化组合形式多样，长度可扩展，支持高功率、低功率和信号端子的多种组合，给连接器系统设计大大增加了灵活度。如果对电压以及电流的要求更高，可以在引脚间距上做自由选择。

 

另一方面，高效率的电力连接也十分看重散热性能，散热效果更优的连接能更好地适配紧凑型计算机服务器和高端服务器。

 

数据中心的高效连接优化

 

要提高整个数据中心系统的效率，还有一个是数据速率提高所带来的挑战，这个我们已经很熟悉了。提高数据速率、减少信号上升时间是每个数据中心连接系统都在重点关注的。不管是通过差分对提高传输密度，还是内部电缆互连大幅降低传输损耗，目前高速数据传输连接器一直在优化，在升级。

 

对于大功率的数据中心连接系统来说，连接器系统一直都致力于提供更高的模块端口密度、提高热管理能力和电源效率。