光学 SSD：助力下一代绿色数据中心

AI 和数字技术的进步让日常生活变得更加便捷。我们日常使用的技术产品，如电脑、智能手机和家用电器等产品性能日益强大，各类在线服务的普及率也在持续攀升。生成式 AI 的兴起更是催生了翻译、文档摘要及规划等全新服务，进一步提升了生活的便利程度。

一旦体验过这些便利，我们很难想象没有它们的生活。构建一套能够支持大规模、高性能数据中心的稳健电力基础设施，对于维持并提升我们在这个数字世界的生活质量至关重要，同时也肩负着为子孙后代保护地球环境的责任。

随着数据中心的增多及其系统复杂度的提升，数据中心设备的速度与性能不断增高。高带宽、低延迟网络也在不断扩展，以满足日益增长的需求。如果仅依赖现有技术，可能无法避免服务中断的风险（例如数据中心突然停机），进而导致网购电子支付、视频流媒体服务、远程医疗，甚至政府和企业系统瘫痪。

为了在紧跟技术发展步伐的同时将环境影响降至最低，研发能够同时提升数据中心性能与能效的可持续解决方案已成为当务之急。在环境、社会和经济因素之间取得平衡，是以负责的态度支持未来发展的核心所在。

目前，数据中心服务器中的主要组件（包括 CPU、SSD 和 NIC）均通过 PCI Express^®（以下简称“PCIe^®”）进行连接。PCIe 是旨在实现设备与 CPU 之间高速数据传输的连接标准，每一代新标准的带宽都会翻倍。通过拓宽数据传输的频率范围增加带宽，从而实现高速通信和大容量数据传输。

例如，PCIe 4.0 的数据传输速率为 16 GT/s，而 PCIe 5.0 的传输速率则高达 32 GT/s*¹ 。

PCI-SIG 组织正在对下一代标准（PCIe 7.0）进行评估，并积极推进相关举措，旨在将光连接技术与传统电气连接技术一并纳入标准规范之中。

光连接技术应用之后，将在提升数据中心灵活性、优化系统配置以及简化运维流程方面带来诸多优势。

例如，光连接可大幅延长关键组件（如服务器主机与 SSD）之间的物理距离。这种组件部署的灵活性打破了以往仅限于单一机箱的束缚，有助于实现更高效的数据中心设计、运维与管理。

为了高速处理庞大的数据，数据中心需要部署大量的高性能服务器。不仅增加了电力消耗和发热量，还会导致环境温度升高，进而引发服务器故障，甚至有因电力问题导致系统停机的风险。目前，许多数据中心的冷却设计往往以发热量最高的组件为基础，因而导致对低功耗组件进行不必要的过度冷却，造成能源浪费。

通过光连接拉开服务器各组件之间的物理距离，并根据发热特性对它们进行合理布局，可以优化液冷、风冷等冷却系统的配置，从而有效避免过度冷却，提升整体能效。

光缆不仅提供与电缆相同的带宽，还具有更为纤细、柔韧的接口和线材。相较于笨重、僵硬的传统电缆（线束），光缆大大提高了系统构建与维护的简便性和效率。此外，光缆消除了电缆常见的信号噪声干扰，能够适应太空或工厂等极具挑战性的运行环境。

“下一代绿色数据中心技术研发项目”是日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）于 2022 年 2 月公开征集的日本国家级项目。铠侠与富士通、NEC、AIO Core、古河以及京瓷共同入选该项目。

这些企业携手推动数据中心的技术发展，重点聚焦于提升能效、增加容量以及降低延迟，以应对数据量的迅猛增长。该项目的目标是，到 2030 年实现保持数据中心现有性能与处理能力的同时将能耗减少 40%。

1. 光电子技术（光电融合器件及光智能 NIC 研发）
2. 针对光信号兼容芯片的高性能与节能技术等（节能 CPU、节能加速器及宽带 SSD 研发）
3. 解耦技术研发

在下一代绿色数据中心，通过在系统设计中引入光技术，可实现 SSD 和 CPU 等组件的解耦与灵活互连。这种方法不仅能提高部署的灵活性，增强数据处理能力，还可针对特定应用实现动态优化的系统配置，进一步推动解耦计算系统的发展。从而提升数据中心的能效，实现实时资源管理和数据分析，构建更具可持续性的 IT 基础设施。

作为该项目的一员，铠侠负责宽带光学 SSD 的研发工作，具体包含以下三项创新：

在加州圣克拉拉举办的全球最大存储行业盛会 FMS 2024（全球闪存峰会）上，铠侠首次向公众展示了光学 SSD 的概念。

演示过程简单明了，将通过电缆直连服务器的铠侠企业级 SSD 与通过 40 米光缆连接服务器的光学 SSD 模型的运行情况进行比较。尽管与服务器的物理连接距离差异巨大，但演示结果显示二者在性能上几无二致。