富士通多通道高速收发电路技术让刀片更强

  Fujitsu(富士通)日前宣布,其已开发出用于提升刀片服务器性能并降低能耗的节能紧凑型多通道高速收发电路。该技术能够在由多个服务器刀片组成的高性能刀片服务器系统内部,通过中间背板电路板提供服务器的数据传输通道。此外,新型收发电路还可用于中间背板(1)的传输连接,能够实现 10Gbps 高速数据传输。与传统技术相比,新型电路设计更为节能紧凑,在功耗降低四分之三,尺寸减小一半的基础上,其作为中间背板的数据传输通道,可实现 4 通道 10Gbps 传输能力。并且,该新型电路将用于服务器的中间背板,可满足刀片服务器系统的更高性能要求,实现高密度封装、高速传输和低功耗。

  据了解,在当前服务器厂商提供的刀片服务器系统中,服务器的基本组件(如 CPU 和内存)首先被安装在服务器刀片的裸电路板上,然后装入由多个服务器刀片组成的服务器系统中。这是目前一种流行的 IT 系统设计方法,其目的是减少空间需求和提高运行效率。近年来,随着“绿色 IT”风的盛行,节能增效、高密度 IT 设备的需求急剧增长。此外,市场对于担当服务器刀片间数据传输的电路板(交换刀片)收发电路的高密度、低功耗和高性能的要求也日益增多。因此,Fujitsu(富士通)为进一步提升刀片服务器的高性能,一系列新的技术进入研发范畴:如支持 10Gps高速传输的中间背板技术(一种连接多个服务器刀片的通信电路板)和多通道传输加速技术等(图 1)。

  图1.该技术的详细信息已在 2009 年 IEEE 国际固态电路会议(2 月 8 日 – 12 日,旧金山)上公布

  但是,如果要在中间背板上集成支持 10Gbps 传输能力的高速收发电路,必须克服一系列关键技术难题,包括补偿中间背板上的传输损失、减少因串扰和反射(2)引发的声噪等。若想借助常规高速收发电路补偿传输损失而不放大声噪,就必须采用多级均衡电路才能实现充分的传输补偿,但这同时增加了功耗和尺寸。因此,通过高速多通道收发电路提高服务器的性能、节能和高密度在业界一直是个难题。

  在基于充分研究分析的基础之上,Fujitsu(富士通)实验室结合两种不同均衡电路的(3)优点,开发出一种能尽量减少传输损失造成信号失真的新型均衡电路控制方法,并且将这种控制方法植入接收均衡电路。植入新方法的接收均衡电路具备多通道 10Gbps 传输能力并无需多级均衡电路,因此带来诸多优势即是:更快的传输速度、更低的功耗、更少的声噪以及提供中间背板传输所需损失补偿的能力。此外,新的接收均衡控制方法还摒弃了旧方法所需的矩阵乘法运算,由于仅使用无向量加法和减法工作,因此简化了逻辑电路,并降低了空间要求。

  通过合并上述技术和 90nmCMOS技术,Fujitsu(富士通)实验室开发的 4 通道高速收发电路能够实现 10Gbps 中间背板传输速度,并且这一传输能力已通过验证(图2)。与市场上未采用此技术的常规高速收发电路相比,新型电路的接收电路部分尺寸大约减小了一半,功耗降低了四分之三。此外,采用新技术后,收发电路可提供充足的多通道空间,支持实现 4 通道,从而性能提高了四倍。由于中间背板10Gbps 传输通过多通道实现,因此可获得高于10Gbps 的有效传输速度。

  值得一提的是,与传统服务器相比,新收发电路集成多个通道,并嵌入 LSI 获得高性能交换,将被应用于要求高密度封装和高速传输的刀片服务器。另外,新技术还可用于未来的 40Gbps 以太网,帮助服务器系统提高性能,实现高密度封装和低功耗。为此,富士通(中国)信息系统有限公司首席技术官周一平表示:“Fujitsu(富士通)始终致力于对前沿技术的追求,Fujitsu(富士通)开发的多通道高速收发电路新型技术后续将应用于FUJITSU PRIMERGY新型刀片服务器系列产品,这些举措不仅是对绿色创新理念的创想和诠释,同时也将提供不断增强的性能和更高的投资保护,而所有这一切都将帮助客户业务在动态的商业环境中赢得核心竞争优势。”

  一种通信电路板,它将高密度接口封装到多层印刷电路板上,并支持服务器的其他大量电路板之间的互连。中间背板是高密度、高性能服务器系统中的核心通信通道。有些情况下亦称“中间板”。

  串路是指相邻线路的信号干扰。反射是指通信特性(例如接口特性等)不匹配而引起的声噪。串路和反射都会妨碍高速通信。

  单级决策反馈均衡电路最大限度减少串路和反射;线性均衡电路补偿传输损失。传统上,一般使用多级决策反馈均衡电路补偿中间背板的传输损失。

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