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电缆技术如何演进才能满足高性能网络需求?

    作者:宏拓新软件
    发布日期:2022-07-11         
阅读:10     
 
 

高性能网络结构提供这些系统之间的互连。互连交换结构是指网络设计的基本拓扑。除了持久内存之外,它还依赖于某些基本要素:例如在网络之间传递电信号的铜缆。

随着持久内存交换结构互连的不断改进,它提供了支持多种新云和混合存储应用的潜力,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,它们处在一个主要的市场拐点。

电缆

芯片连接电缆 (DAC) 和有源光缆 (AOC) 都已广泛用于高性能计算网络布线系统,这要归功于低延迟、低功耗和低成本的优势。

DAC电缆分为无源或有源。无源和有源类型都可以直接通过铜缆传输电信号。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。每个机架(56/112G)每通道链路尤其如此。

DAC也不再用于网络架构设计中的架顶 (ToR) 或行尾 (EoR) 链路。ToR switch-to-leaf服务器链接也减少了。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。

随着网络技术以更高的速度和功能演进,预计会有更多的外部DAC使用机架中间(MoR)、switch-to-leaf链路。

市场趋势

曾经平均每机架24个DAC,每通道25G的情况,现在变成了每机架6个DAC、每通道 56G。然而,要在112G下有效地实现每个机架6个DAC,使用无源铜缆不太可能满足它。这就是有源铜DAC所能提供更大潜力的地方。

为了实现有用的链接范围,外部电缆插头现在还嵌入了新的有源铜芯片(例如Spectra-7的 GC1122)。事实上,预计在未来一两年内,有源铜DAC将占总可寻址市场(TAM)的50%。还有一些内部电缆应用使用了有源铜质链路扩展器芯片。

为了保持营收增长,互连供应商推动内部铜缆业务是明智之举。内部铜缆在24台以上的每个机箱中使用的单位数量迅速增加,对于新的机箱类型,每个机架高达250个单位。

甚至更高速度的数据传输协议的开发——例如内部每通道128G光纤通道、OIF224G,甚至每通道更高速度的测试设备——意味着电缆和连接器供应商必须满足不断变化的需求。观察市场趋势会很有趣,包括供应商如何继续适应和进步。

不断发展的应用

PCIe 机柜兼容外形规格 (PECFF) 是一种由Gen-Z成员开发的机械外形规格,用于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布线。

此封装系统支持顶部和底部运行的平面电缆,包括Y分线或扇出方案。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 卡顶。

 

 

图 2:内部GenZ电缆类型。

当前的布线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)、112G每通道信令,以及高性能的热和电信号完整性。

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 Memory Fabric 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,例如 SFF-1016。但在某些特定于应用的设计中,如果内部电缆连接器连接到基板,则可以使用卡底部链路。为了确保热回路系统中的气流(和安全性),开发人员通常会选择内部、底部安装、耐高温、双轴电缆,而不是在长距离或有限的PCB基板上运行信号(图3)。

图 3:PECFF 刀片或线卡外形。

新趋势

还有其他类型的内部双轴布线应用。例如,现在有些将半尺寸刀片或模块的后端与连接到基板(尤其是靠近开关芯片)的电缆链路连接起来。

其他新的细分市场和应用正在为使用不可插拔类型的叶设备开发MoR内部PoD开关,例如 Molex 2件式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,而提供嵌入式EPROM(可擦除可编程只读存储器)和存储器映射功能。

铜缆供应商还专注于开发用于高级内存、服务器和存储阵列的新型内部铜缆背板、中板和底板业务。例如,SFF-1002内部布线系统很可能很快就会提供一个混合铜缆和光互连系统,每通道100和200G。

AOC(有源光缆)越来越多地被选择用于所需的5 -10米或更长的链路长度。大多数研发投资现在都集中在内部铜缆产品而不是 DAC。

一些光学系统设备供应商正在使用相互竞争的互连,例如COBO、板载光学设备。他们将内部带状光缆与无源光学面板端口连接器连接起来。这些链路正在以100和200G速率或更高的速度竞争各种设计机会。

了解各种SFF-TA-1002连接器和布线规范,值得查看最新的SFF-1020。

 

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