光學 SSD：提升次世代綠色資料中心能力

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。

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。

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。

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。

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」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。

1. 光電技術 (開發光電融合裝置和光學智慧 NIC)
2. 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)
3. 分散技術

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。

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：

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。