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光學 SSD:提升次世代綠色資料中心能力


2025 年 4 月 24 日
現今,資訊在個人和商業環境中都扮演著至關重要的角色。對於企業而言,資訊是直接影響其成功和壽命的關鍵資產。大多數資訊都是以資料形式儲存在 SSD 或其他儲存裝置上,包含資料中心或內部部署的伺服器。傳送、接收和儲存資料,主要透過電氣連接方式處理,但產業現今也逐漸開始採用光學連接作為新選項。鎧俠聚焦於研發寬頻光學 SSD,推動光學技術的發展。

現代科技帶來的便利,伴隨著資料量增加和電力消耗的問題
AI 和數位技術的進展,讓日常生活更加便利,與科技緊密相扣。我們每天使用的科技,例如電腦、智慧型手機和家用電器,功能變得越來越強大,我們能夠存取的線上服務種類也日益增加。生成式 AI的興起也催生出新的服務,例如翻譯、文件摘要和規劃,帶來更多的方便。
一旦我們體驗到這些好處,就很難想像沒有它們的生活。我們需要強大電力基礎設施,用以支援大規模、高效能資料中心的運作,藉此維持與改善我們在數位世界中的生活品質,同時保護地球,讓世世代代擁有美好的環境。
隨著資料中心的數量和複雜度不斷增加,在資料中心內運作的裝置變得越來越快速、強大。高頻寬低延遲網路也正在擴展,以因應不斷增長的需求。如果僅依賴現有技術,可能會導致各種服務中斷,例如資料中心突然斷線,從線上購物、影音串流服務到遠距醫療,甚至是政府和企業系統的電子支付,都可能連帶受到影響。
為了要跟上最新技術的腳步,並將環境影響降至最低,必須開發永續的解決方案,以提升資料中心效能和能源效率。能夠兼顧環境、社會和經濟考量的平衡方法,將是企業以負責任的方式推動未來成長的關鍵。
光學技術:從內部實現資料中心轉型
目前,在資料中心運作的伺服器主要包含 CPU、SSD 和 NIC 等元件,並且透過 PCI Express® (PCIe®) 連接。PCIe 是一項連接標準,可實現裝置和 CPU 之間的高速資料傳輸,並且每推出新一代標準,就增加了一倍的頻寬。擴大資料傳輸的頻率範圍可產生更高的頻寬,進而實現高速通訊和高容量資料傳輸。
例如,PCIe 4.0 以 16 GT/s 的速度傳輸資料,而 PCIe 5.0 則以 32 GT/s* 的速度傳輸1。

- 傳輸速率以千兆傳輸 (GT) 測量,代表編碼前的理論最高速度;實際速度可能較慢。
- 截至 2024 年 8 月。鎧俠問卷調查。
PCI-SIG 目前正在評估新一代 PCIe 7.0,推動採用光學介面作為傳統電氣介面之外的標準配備。
光學介面具備增強資料中心彈性、最佳化系統配置和簡化作業等諸多優勢。
光學優勢 1:伺服器與 SSD 之間的動態延伸距離
例如,光學連接可大幅延長主要元件之間的實體距離,例如伺服器 (主機) 和 SSD。之前的元件配置方式受限於單一機箱,現在則多了更多彈性,可實現更有效率的資料中心設計、營運和維護。

光學優勢 2:解決熱能產生問題
為了以更高的速度處理更大的資料量,資料中心需要大量的高效能伺服器。這會增加功耗和熱能產生,導致溫度升高,以及伺服器因電力中斷而故障和系統停機的風險。目前許多資料中心是根據產生最高熱能的元件來冷卻伺服器,這通常會導致低功率元件過度冷卻,造成能量浪費。
透過使用光學介面延伸伺服器元件距離,並根據熱能產生進行排列,將有助最佳化液體和空氣冷卻等冷卻系統,防止過度冷卻並提高整體效率。

光學優勢 3:纖細且高度靈活的纜線和連接器
光學纜線提供與電氣纜線相同的頻寬,但具有更薄、更靈活的連接器和纜線,與更笨重、更硬的電纜 (線束) 相比,系統建造和維護更輕鬆、更有效率。此外,可消除訊號雜訊 (出現在電纜中),因此在具有挑戰性的環境中進行作業也沒問題,例如在太空中或在工廠中。

次世代綠色資料中心技術開發計畫:合作解決資料量爆炸性增長的問題
「次世代綠色資料中心技術開發」是在日本全國推動的計畫,由新能源與工業技術開發組織 (NEDO) 於 2022 年 2 月進行公開招標。鎧俠與 Fujitsu Limited、NEC Corporation (NEC)、AIO Core Co., Ltd.、Furukawa FITEL Optical Components Co., Ltd. 和 KYOCERA Corporation 一同獲選參與此計畫。
這些公司攜手合作推動資料中心的技術進步,以因應資料量的快速成長,並專注於改善能源效率、增加容量和降低延遲。計畫目標是在 2030 年之前,降低 40% 的能源使用,同時達到與目前資料中心效能和處理能力相同的水準。
日本全國性計畫的研發項目
- 光電技術 (開發光電融合裝置和光學智慧 NIC)
- 適用於光學相容晶片等的高效能節能技術 (開發節能 CPU、節能加速器和寬頻 SSD)
- 分散技術
* 表格可水平捲動。
AIO Core Co., Ltd. |
Fujitsu Limited |
Furukawa FITEL Optical Components Co., Ltd. |
KYOCERA Corporation |
Fujitsu Limited |
NEC Corporation |
鎧俠株式會社 |
---|---|---|---|---|---|---|
光電融合裝置 |
CPO 應用技術 |
高調變效率光學引擎技術 |
光電裝置封裝技術 |
節能 CPU |
分散技術 |
光學 SSD |
在次世代綠色資料中心,透過在系統設計中採用光學技術,SSD 和 CPU 等元件可以分散並以更具彈性的方式地互連。此方法可提高安裝彈性、增強資料處理能力,並針對特定應用最佳化動態系統配置,進一步實現分散式的運算系統。最終,除了改善資料中心效率、即時資源管理和資料分析,還實現更具永續性的 IT 基礎設施。
什麼是分散式系統?
分散式系統是一種實施光學連接系統的架構,旨在實現運算資源的彈性分散和最佳化。光學技術的使用基於高度靈活的系統設計,支援高速資料處理和存取,藉此提供更優異的效能和環境效益。
KIOXIA 寬頻光學 SSD
鎧俠在該計畫負責寬頻光學 SSD 的研發,其中包括以下三項創新:

光學 SSD
透過開發光電轉換橋接板實現光學介面 SSD,並將用於連接鎧俠的商用 SSD。

儲存系統
開發用於結合和儲存多個光學 SSD 的硬體,具備支援外部控制的功能。

儲存管理軟體
作為 NEC Corporation 研發活動的一部分,開發專用軟體,利用 SSD 與分散技術實現高效系統運作。
鎧俠首次在 2024 年未來記憶體和儲存高峰會 (FMS) 向大眾展示光學 SSD 概念;FMS 是全球最大的記憶體與儲存產業大會,在加州聖塔克拉拉舉行。

示範非常簡單明瞭:將直接透過電纜連接到伺服器的 KIOXIA 企業級 SSD 的操作,與透過 40 公尺光學纜線連接的光學 SSD 型號進行比較。雖然實際資料中心與伺服器的距離有顯著差異,但示範顯示效能差異不大。

光學 SSD 的未來
來自鎧俠的光學 SSD 目前已在歐洲、台灣和日本展示過,並計劃於日本關西大阪 2025 年世界博覽會上展示。全球來自各行各業的人士都針對本研發成果的發展方向,給予了我們寶貴的意見回饋。
本計畫直到 2026 年 3 月為止,將著重於研發活動,2026 年 4 月之後則會開始逐漸將重點轉移到實作。為了開發更環保的資料中心,鎧俠將決定最適合預期使用案例的系統和應用,以及特定市場和客戶區隔。舉例來說,藉由在分散式系統中使用光學 SSD,就能在多個虛擬系統中分享大量資料,而不會降低效能。鎧俠將推廣合作夥伴關係,使生成式 AI系統能夠高效運作,讓社會享受更便利的日常生活。
- PCI Express 和 PCIe 是 PCI-SIG 的註冊商標。
- 其他公司名稱、產品名稱和服務名稱可能是第三方公司的商標。