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电缆技术如何发展以满足高性能网络

通过ecady|2021年5月21日

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随着数据中心的速度、效率和容量的提高,持久内存已经成为云计算的一项关键技术。在高性能计算中,云通常需要在多个物理系统之间移动数据。还可以复制数据以实现冗余和保护,也可以跨物理系统分割数据以提高性能。

高性能网络结构提供了这些系统之间的互连。互连交换结构是指如何设计网络的基本拓扑结构。除了持久的记忆,它还依赖于某些基本要素:比如在网络之间传递电信号的铜电缆。

随着持久内存交换结构互连的不断改进,它提供了支持几种新的云和混合存储应用程序的潜力。这是个好消息。但是,与此同时,必须考虑铜互连的当前趋势和使用,它们正在经历一个主要的市场拐点。

电缆
模接电缆(dac)和有源光缆(AOC)由于具有低延迟、低功耗和低成本的优点,已广泛应用于高性能计算网络布线系统。

DAC电缆分为有源电缆和无源电缆。无源型和有源型都可以直接通过铜电缆传输电信号。然而,外部无源dac的使用正在迅速减少,可用的长度选项和电缆越来越少。这在每个机架(56/112G)的每车道链路上尤其如此。

在网络架构设计中,dac也不再用于机架顶部(ToR)或行尾(EoR)链路。ToR交换机到叶子服务器的链接也越来越少。叶交换机是用于聚合来自服务器的流量,并将其连接到网络的设备。

随着网络技术的速度和性能的提高,预计会有更多的外部dac使用机架中间(MoR),即交换机到叶链路。

市场趋势
以前平均每机架24台,每车道25G,现在改为每机架6台,每车道56G。然而,为了在112G下有效地实现每个机架6个dac,使用无源铜电缆不太可能切断它。这就是活性铜dac提供更大潜力的地方。

为了实现有用的链路连接,外部电缆插头现在也嵌入了新的有源铜芯片(如spectrum -7的GC1122)。事实上,预计在未来一两年,活性铜dac将占总潜在市场(TAM)的50%。也有一些内部电缆应用使用有源铜链路扩展器芯片。

为了保持收入增长,互连供应商将明智地推动内部铜电缆业务。内部铜电缆的使用单位正在迅速增加,在24个以上的每个盒子,高达250个每机架的新盒子类型。

高速数据传输协议的发展——例如内部128G每车道光纤通道,OIF 224G,甚至每车道更快的测试设备——意味着电缆和连接器供应商将不得不满足不断变化的需求。观察市场趋势,包括供应商如何继续适应和发展,将是一件有趣的事情。

发展应用
PCIe Enclosure Compatible Form Factor,或PECFF,是由z世代成员开发的机械外形因数,以降低解决方案的成本和复杂性。一些较新的服务器现在使用PECFF和相关的内部双轴Inter-Card SFF TA 1002电缆。

该封装系统支持顶部和底部运行的平面电缆,包括Y型断开或扇出实现。此外,混合、多速率链路电缆现在支持400G、800G和1.6T IO接口,以及各种加速器类型。(图1和图2。)

图1。PECFF top-of-cards
图2:内部GenZ电缆类型。

目前的电缆和连接器产品一直在跟上先进的技术和要求,支持非常高的性能。这包括前向纠错(FEC),每车道112G信令,具有高性能热信号和电信号完整性。

开发人员目前正在研究非常短的212/224G每通道电缆组件,例如下一代GenZ内存织物16通道内部电缆链路。

尽管一些开发人员专注于非genz标准的替代连接器类型,如SFF-1016。

在某些特定于应用程序的设计中,如果内部电缆连接器连接到基板上,则可以使用卡底链路。为了确保热回路系统中的气流(和安全),开发人员通常会选择内部的、底部安装的、额定高温的双轴电缆。这代替了在较长的范围或有限的PCB基板上运行信号(图3).

图3:PECFF刀片或线卡外形尺寸。

新趋势
还有其他类型的内部双轴电缆应用。例如,现在有些将半尺寸刀片或模块的后端与连接到基板的电缆连接起来(特别是靠近开关芯片)。

其他新的细分市场和应用正在为使用不可插拔类型的叶片设备开发MoR内部pod开关,例如Molex的2片IMPEL连接器,用于OPEN-19链路规范。这些电缆类型通常不使用桨板插头,并提供嵌入式eprom(可擦除可编程只读存储器)和内存映射功能。

铜电缆供应商也专注于为高级内存、服务器和存储阵列提供新的内部铜电缆回、中、基面业务。例如,SFF-1002内部布线系统可能很快就会提供每车道100和200G的铜光混合互连系统。

AOCs(有源光缆)越来越多地选择所需的链路长度在5到10米或更长。目前,大多数研发投资都集中在内部铜电缆产品上,而不是dac。

一些光学系统设备供应商正在使用相互竞争的互连,如COBO,车载光学设备。他们正在用无源光学面板接口连接器连接内部带状光缆。这些链路正在竞争各种设计机会,在100g和200G速率,或更高的速度。

值得回顾最新的SFF-1020的各种SFF-TA-1002连接器和电缆规格。


了下:电线电缆头
标记:常见问题解答

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