人工知能（AI）アプリケーションは徐々に人々の日常生活に入り込んできています。AIは複雑なコンピューティングに依存し、その背後に強力なコンピューティングおよびデータ処理センターが存在する必要があるため、データセンターの運用効率を向上させることも重要な技術開発課題となっています。この論文では、オープン コンピューティング プロジェクト (OCP) の開発と、Molexが導入したMirror Mezzコネクタの独自性、およびOCPで果たす役割について説明します。
OCPはコンピュータハードウェア向けの共同オープンソース環境を構築します
世界では、マルチプレイヤー ゲームからサイバー セキュリティ保護、病気の検出、サプライ チェーンの最適化に至るまで、新しいAIアプリケーションが爆発的に増加しており、さまざまな方法で私たちの日常生活が向上しています。AIの急速な発展により、機械学習 (ML) とディープラーニング (DL) 用の新しいハードウェア アクセラレータが多数誕生しています。データセンター内で複数の計算アクセラレータを有効にし、オープン アクセラレータ モジュール インフラストラクチャを確立する必要性から、柔軟性、堅牢性、保守性、構成管理、電力、冷却に関する共通要件が生まれ、オープン メザニン モジュールが合理的な設計オプションとなっています。
コンピューティング アクセラレータの開発を改善するには、テクノロジー業界と連携したオープン プラットフォームの確立が緊急に必要であり、そのためにOCPが登場しました。 OCPは2009年にFacebook (現在はMetaとして知られています) で始まり、Facebookプラットフォームの人気が高まるにつれて、Facebookは消費者のニーズにより適切に対応するためにデータ センターを最適化し始めました。同社は世界で最も効率的なデータセンターを構築するためのチームを結成し、エネルギー効率を38% 向上させながら運用コストを24% 削減しました。
2011年、Facebookはデザインを公開し、Intelやゴールドマン・サックスなどの企業と協力してOCPプログラムの立ち上げを支援しました。過去10年間、OCPは、コンピューター ハードウェア向けの共同オープン ソース ソフトウェア環境を再現することに取り組んできました。この環境では、部門横断的なエンジニアリング チームが、データ センターのイノベーションのペースを加速するリファレンス デザインを作成できます。
現在、Molexを含む200社を超える企業がOCPコミュニティに参加し、困難で特有の課題に対処し、より広い視点から迅速に革新を起こし、最終的にはハイパースケール インフラストラクチャをより効率的、柔軟、かつスケーラブルにすることを目指しています。
Open Accelerator Infrastructure (OAI) グループは、OCPサーバー グループのサブグループであり、これらの集中的なワークロードを処理するためのアクセラレータ モジュール、ベースボード、トレイ、シャーシで構成されるアクセラレータ インフラストラクチャ システムのオープン スタンダードを定義します。2019年に、同組織は、GPUモジュールと56 Gbpsを処理できるベースボード間の高密度のボード間接続を必要とする設計仕様であるMolex Mirror Mezzメザニン コネクタを含むOpen Accelerator Module (OAM) v1.0標準をリリースしました。この接続は、他の主要コンポーネントのためのスペースを確保し、高い差動ペア数を達成し、クロストークを極めて低いレベルに維持できるほど十分に小さくなければなりません。
設計の柔軟性を最大限に高めたミラーメズコネクタ
Molexが発表したMirror Mezzコネクタは、フットプリント互換の雌雄同型コネクタで、オスとメスの端子に関係なく、長さと幅に互換性があります。スタック可能な嵌合によりアプリケーション コストが削減されます。つまり、コネクタがそれ自体と嵌合できるため、部品数が減り、部品表が簡素化され、サプライ チェーンの取り組みが統合されます。このコネクタは、107 ～ 115差動ペア (DP)/in² という非常に高い密度と、56G-PAM4の信号整合性要件を備えており、差動ペアあたり最大56 Gbpsのデータ レートをサポートし、集中的なAIアプリケーションのデータ要件を処理するように設計されており、通信、ネットワーキング、その他のアプリケーションに適しています。
雌雄同型コネクタであるMirror Mezzのセルフ嵌合またはクロス嵌合 (異なるスタック高さが必要な場合) により、アプリケーション要件を満たすために必要な嵌合高さを簡単に実現し、最小限のツールで最大限の設計柔軟性を実現します。高さ2.50 mmのコネクタと高さ5.50 mmのコネクタを組み合わせて嵌合すると、スタック高さ5.00 mm、8.00 mm、11.00 mmを実現できます。 高さ5.00 mmのメザニン コネクタ2つと10.00 mmのフラット フレキシブル ケーブル (FFC) を使用すると、高さ20.00 mmまで積み重ねることができ、最高積み重ね高さは120.00 mmになります。
オープン ピン フィールド行を備えたMirror Mezzコネクタは、最大17 GHzの差動信号とオフセットGSSGピン配置をサポートします。8.10mmピッチで9本の信号ピンが設定可能です。Mirror Mezzコネクタ ピン領域での信号と接地の組み合わせは、高速パフォーマンスを最大限に高め、コネクタ スペースでの配線をクリアにするために正確に配置されています。
Mirror Mezzコネクタは複雑な端子構造を備え、ユーザーが選択できるさまざまな機械的強度バージョンを提供し、最先端の電気機能を備えています。電気的に調整された2つの信号接点を備えており、高速信号をクリーンに伝送して信号整合性 (SI) を最大限に高めます。端子接点の曲げ方向は列ごとに異なります。この設計により、列間のクロストークが低減され、より高速な業界要件が満たされ、接地ピンが広くなり、電界が均衡化され、周囲の伝送ラインとの差が遮蔽されます。
Mirror Mezzコネクタは接触ビームと嵌合し、振動や端子の浮き上がりによる接触不良を防ぎ、電気的信頼性を確保するために一定の二重接触点を確保します。接触ビームの形状により、過酷な環境にも対応できる信頼性の高い前進力が得られ、1.50 mmの公称接触ワイプにより、強い振動や不適切な嵌合でも十分な係合面を形成できます。
Mirror Mezzコネクタは、最大56 Gbps NRZ、112 Gbps PAM-4の信号整合性を備え、共振のない0 ～ 35 GHzをサポートし、92オームの公称インピーダンス設計を使用し、最大271個の差動ペアという高いピン数と、平方インチあたり最大107 ～ 115個の差動ペアという高密度のコネクタ ピン フィールドを備えています。
Mirror Mezzコネクタは、ネットワーク デバイス、サーバー、メモリ、インフラストラクチャ、通信/ネットワーク分野のネットワーク デバイスなどのデータ/コンピューティング デバイスに適用できます。
厳格なOAM（Open Accelerator Module）インフラストラクチャの要件と制限を満たすコネクタ
OAMインフラストラクチャの厳しい要件と制限をサポートするために、Molexはモジュールとベース ボード間で特別に開発された唯一のコネクタ インターフェイスであるMirror Mezz 15×11 OCPコネクタ ソリューションをリリースしました。このコネクタは優れた信号整合性と密度を提供し、お客様が次世代の高速システムに必要な機械的および電気的な目標を達成できるようにします。OAM用の15×11ミラー メザニン コネクタは、必要なすべての信号に加えて、モジュールに必要な電力も送信するため、メザニン接続用のオールインワン ソリューションが実現します。
Mirror Mezz 15×11 OCPコネクタは、スタックして嵌合することで平方インチあたり165個の差動ペアを提供し、アプリケーション コストを削減するとともに、最大限の設計柔軟性を提供し、ユーザーが異なる高さのコネクタ バージョンをペアリングして、アプリケーションに必要なスタック高さを実現できるようにします。
Mirror Mezz 15×11 OCPコネクタは堅牢なハウジング設計で、ピン領域がパッケージ化されており、ピンを保護し、ブラインド メイト ガイダンスを提供することで、誤嵌合の可能性を排除します。また、メザニン フレキシブル ケーブル リンクを使用してコストを節約し、制御されたチャネルとピン留めされたグランドを通じて優れた信号整合性を提供し、許容誤差が緩いため、回路基板間およびフレキシブル アーキテクチャ間のオフセットに対応できます。
Mirror Mezz 15×11 OCPコネクタは、振動や端子の浮き上がりを防ぎ、一定の2点接触を確保して電気的信頼性を確保するフィットおよび組み合わせコンタクト ビーム構造を備えています。ビームの幾何学的構造により、信頼性の高い前方力と1.50 mmの公称接触ワイプが提供され、過酷な環境でも適切な接続が確保されます。
Mirror Mezz 15×11 OCPコネクタは、ステッチ ボール グリッド アレイ (BGA) を使用して設計されており、インサート成形BGAアタッチメントよりもコストを節約できます。ステッチされたコンタクト構造によりリードタイムが短縮され、コネクタ設計により製品マトリックスが簡素化されます。
新たな課題に直面するデータレート向上バージョン
Mirror Mezzコネクタの革新的な機能は、第1世代OAMの設計を推進するのに役立ちましたが、OCPはさらなる努力を続けています。OCPのOAI (Open Accelerator Infrastructure) チームは、アクセラレータの機能向上に取り組んでおり、112 Gbps以上をサポートする新しい仕様の開発を目指しています。
現在のMirror Mezzコネクタは依然として112 Gbps仕様を満たしていませんが、Molexは112 G-PAM4がもたらす課題に特に対処した、改良された新しいバージョンのMirror Mezz Proを開発しました。Molexが設計したMirror Mezz Proは、オリジナルのコンパクトなPCBフットプリントに適合しながら、最大データ レート112 Gbps PAM-4の2倍でパフォーマンスと信号の整合性を向上させます。新しいコネクタのBGAサイズは、高周波でのリターン ロスを最小限に抑えるために縮小され、端子とハウジングはインピーダンスの変化を最小限に抑えるように調整されているため、112 Gbpsのパフォーマンスと、顧客が受け入れられる同等の機械的および電気的堅牢性を実現しています。
ミラーメズプロコネクタ
Mirror Mezz Proコネクタは、OCPのOAIチームによってOAM v1.5のボード間メザニン コネクタ標準として選択され、次世代のハイパースケール インフラストラクチャを突破する機会が生まれます。Mirror Mezz Proバージョンは、MolexがOCPと協力して発売した革新的な製品シリーズの最新版です。
Mirror Mezz Proアプリケーション
結論
多くの技術専門家によってサポートされているOCPは、データ センター機器の重要な標準仕様であり、高速で高密度のサーバー アプリケーションに必要なマッチング パーツが少なくなり、コストが削減され、運用効率が向上し、設計の柔軟性が向上します。Molexが導入したMirror Mezzコネクタは、別個のマッチング部品や追加コストなしで、関連アプリケーションに最適なオプションになります。