在數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮的推動(dòng)下，云計(jì)算一直處于快速上升通道，而數(shù)據(jù)中心作為云計(jì)算的核心基礎(chǔ)設(shè)施，也在加速迭代，提升算力，以滿足日益增長(zhǎng)的海量數(shù)據(jù)的處理所需。

數(shù)據(jù)處理工作負(fù)荷的快速攀升，勢(shì)必對(duì)數(shù)據(jù)中心的性能提出更高的要求，以便能夠更快、更高效、更可靠地應(yīng)對(duì)“數(shù)據(jù)風(fēng)暴”的挑戰(zhàn)。應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)中心必須要進(jìn)行全方位地優(yōu)化和重構(gòu)，這其中高速連接技術(shù)是不可或缺的一環(huán)。

數(shù)據(jù)中心中的高速連接

為了提升數(shù)據(jù)中心的算力，人們一直在提升核心計(jì)算處理單元的性能上下功夫。不過，單個(gè)處理器的性能再高，其所能夠完成的工作也是有限的，只有通過將更多的處理器連接在一起形成計(jì)算集群，才能夠匯聚成數(shù)據(jù)中心所需的澎湃算力。而構(gòu)建這種密集型的計(jì)算集群，高速互連能力尤為重要。

在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，高速互連的應(yīng)用場(chǎng)景大致可以分為四類：

1板上互連：PCB板卡上GPU和CPU等核心算力器件信號(hào)的互連，以及與其他模塊、板卡的互連，通常包括近芯片 (Near-Chip) 連接器、板對(duì)板連接器、夾層連接器、內(nèi)部線纜I/O連接器等。

2設(shè)備內(nèi)互連：?jiǎn)我辉O(shè)備機(jī)箱內(nèi)部，背板與各種可插拔的子板之間的連接，代表性的產(chǎn)品是背板連接器。

3設(shè)備間互連：同一機(jī)柜內(nèi)不同設(shè)備之間，如服務(wù)器與交換機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備等之間的短距離高速連接，主要是依靠高速I/O互連系統(tǒng)完成的，比如QSFP、QSFP-DD、OSFP等連接器，以及DAC、AEC、光纖跳線等。

4機(jī)柜間互連：不同機(jī)柜之間的高速互連，層級(jí)更高，連接距離更遠(yuǎn)，需要用到光纖連接器、高速光模塊、有源光纜 (AOC) 等。

如果將數(shù)據(jù)視為“汽車”，那么上述這些高速連接技術(shù)則是在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部架構(gòu)起一個(gè)供數(shù)據(jù)快速、可靠和安全通行的“高速公路”。從系統(tǒng)的角度來看，目前主流數(shù)據(jù)中心高速互連解決方案的數(shù)據(jù)傳輸速率為56Gbps，并正在快速向112Gbps架構(gòu)演進(jìn)，在不久的將來這一性能將再次翻番，增長(zhǎng)到224Gbps！

更嚴(yán)苛的高速連接標(biāo)準(zhǔn)

既然是要構(gòu)建“高速公路”，那么對(duì)于數(shù)據(jù)中心中高速連接器的特性，自然要有更高的要求，或者說它們必須具有超越一般連接器的顯著優(yōu)勢(shì)。歸納起來，這些優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在速度、密度、熱管理、可靠性、成本和靈活性等幾個(gè)方面。

1高速

如上文所述，數(shù)據(jù)中心正在邁向224Gbps架構(gòu)，這要求系統(tǒng)每個(gè)互連節(jié)點(diǎn)上的“提速”同步進(jìn)行，否則速度慢的就會(huì)成為一個(gè)拖后腿的“堵點(diǎn)”。而在提速的過程中，信號(hào)完整性的挑戰(zhàn)會(huì)更加凸顯，連接器在降低插入損耗和回波損耗，提升串?dāng)_抑制等方面，必須有自己的“絕活兒”，在提速的同時(shí)確保信號(hào)的保真度，也為系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師留出更多的設(shè)計(jì)裕度。

2密度

對(duì)于高速連接器，在有限的空間內(nèi)提供更高的I/O密度，提升單位空間中的連接容量和數(shù)據(jù)吞吐量，是一個(gè)重要的技術(shù)考量。MSA（多源協(xié)議）等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在向更高速迭代的同時(shí)，也會(huì)將實(shí)現(xiàn)更高的連接密度作為一個(gè)同步升級(jí)的要素，以推動(dòng)高速連接器在小型化方面的不斷演進(jìn)。

3熱管理

連接器的接觸電阻會(huì)將電流轉(zhuǎn)化為焦耳熱，觸點(diǎn)鍍層材料與接觸壓力設(shè)計(jì)也會(huì)直接影響溫升，溫度的提升則會(huì)對(duì)連接器自身以及周邊電路和元器件可靠性帶來不利影響，而連接密度的增加又會(huì)進(jìn)一步加劇連接器熱管理方面的挑戰(zhàn)。所以高速連接器在熱性能設(shè)計(jì)上，也不能草率。

4可靠性

數(shù)據(jù)中心中的互連，是一個(gè)“高強(qiáng)度”的工作，這要求高速連接器在抗振動(dòng)沖擊、極端環(huán)境耐受力，以及插拔壽命上，有過人的表現(xiàn)。

5成本

對(duì)于數(shù)據(jù)中心高速連接器的成本考量，需要綜合多方面的因素，既要比較連接器的直接物料成本，也要評(píng)估其在數(shù)據(jù)傳輸速率和密度上的升級(jí)為系統(tǒng)性能提升帶來的增值，還要考慮其在后續(xù)維護(hù)和升級(jí)方面的花費(fèi)。因此，高速連接器在設(shè)計(jì)時(shí)，也需要全方位地提升產(chǎn)品的成本效益。

6靈活性

高速連接器的靈活性體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是提供良好的兼容性，讓系統(tǒng)整體提速升級(jí)更為絲滑；二是要從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，提供多樣化的產(chǎn)品配置，以滿足不同場(chǎng)景的需求。這需要對(duì)技術(shù)趨勢(shì)的把握，也需要豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的積累。

從以上這些“標(biāo)準(zhǔn)”不難看出，打造新一代數(shù)據(jù)中心所需的高速連接器，不是一次單純的“速度秀”，而是一場(chǎng)在極限物理?xiàng)l件下通盤考慮性能、成本、可靠性和靈活性等要素，比拼綜合實(shí)力的競(jìng)逐。

TE的高速連接器解決方案

伴隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，這場(chǎng)圍繞著高速連接器的競(jìng)逐已經(jīng)開始，一些“明星”產(chǎn)品和方案也已經(jīng)涌現(xiàn)出來。下面我們就為大家介紹三款來自TE Connectivity(以下簡(jiǎn)稱TE) 的高速連接解決方案，為下一代數(shù)據(jù)中心高速互連設(shè)計(jì)提供助力。

QSFP 112G SMT連接器和屏蔽籠

這是TE高速I/O連接器中一款代表性的產(chǎn)品，支持112G PAM-4信號(hào)調(diào)制，能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)端口高達(dá)400Gbps的總數(shù)據(jù)速率，同時(shí)具備信號(hào)完整性、高密度和優(yōu)異的散熱性能，并提供多種設(shè)計(jì)選項(xiàng)和端口配置，是一款名副其實(shí)的“六邊形戰(zhàn)士”。

具體來講，這款QSFP 112G連接器的主要優(yōu)勢(shì)特性包括：

高速數(shù)據(jù)傳輸：符合112G PAM-4標(biāo)準(zhǔn)，支持400Gbps的總數(shù)據(jù)速率，并提供優(yōu)越的信號(hào)完整性，滿足新一代數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)需求。

高密度：提供1x1、1x2、1x4、1x5和2x1的屏蔽籠和連接器配置，在一個(gè)1RU交換機(jī)設(shè)計(jì)中可安裝多達(dá)32個(gè)端口。

優(yōu)化的熱管理：采用集成的熱橋和拉鏈散熱器技術(shù)，有助于提升熱性能。

設(shè)計(jì)靈活：向下兼容，便于用戶現(xiàn)有方案的快速升級(jí)；允許信號(hào)走線在PCB層間穿行，從而提供更大的電路板走線設(shè)計(jì)靈活性。

產(chǎn)品組合豐富：提供符合SNIA QSFP2多源協(xié)議（MSA）規(guī)格A樣式和B樣式的兼容產(chǎn)品，以支持廣泛的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。同時(shí)提供具有各種長(zhǎng)度和AWG選項(xiàng)的直連電纜（DAC）組件以滿足應(yīng)用要求。

Z-PACK HM-eZD硬公制背板連接器

這是TE專為先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu) (ATCA) 而打造的高速背板互連解決方案，包括傳統(tǒng)和共面架構(gòu)選項(xiàng)，以及支持不同數(shù)據(jù)傳輸速率的版本，如HM-eZD+連接器 (20-25Gbps) 和HM-eZD++連接器 (56Gbps PAM-4，32Gbps NRZ）。同時(shí)，該背板連接器還向后兼容HM-ZD系列的早期版本，為用戶的系統(tǒng)升級(jí)提供了一個(gè)快捷的路徑。

Z-PACK HM-eZD背板連接器具有2.5mm間距，連接密度高達(dá)40DP/英寸，工作溫度范圍-55°C至105°C。在可靠性設(shè)計(jì)方面，該連接器集成預(yù)對(duì)準(zhǔn)和極化功能，確保配接操作簡(jiǎn)便可靠，可支持高達(dá)200次插配，機(jī)械抗沖擊能力可達(dá)50G。

可以說，Z-PACK HM-eZD背板連接器為數(shù)據(jù)中心背板互連提供了一種高速、高可靠的成熟解決方案。

符合SFF-TA-1002的Sliver互連產(chǎn)品

隨著數(shù)據(jù)傳輸速率提高，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)PCB材料由于信號(hào)損耗過大，無法滿足高速信號(hào)傳輸信號(hào)完整性的要求。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，TE開發(fā)出了專用于設(shè)備內(nèi)部高速線纜I/O的Silver互連產(chǎn)品?；赟ilver互連產(chǎn)品，無需使用復(fù)位定時(shí)器以及價(jià)格高昂的低損耗PCB材料，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的高速互連，并且有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，提高設(shè)計(jì)靈活性，降低整體成本。

性能方面，Sliver互連產(chǎn)品符合PCIe Gen 5標(biāo)準(zhǔn)，并具有升級(jí)到PCIe Gen 6和PCIe Gen 7的路線圖，為下一代數(shù)據(jù)中心提供高達(dá)128bps的內(nèi)部互連數(shù)據(jù)傳輸速率。

根據(jù)SFF-TA-1002標(biāo)準(zhǔn)，Sliver互連產(chǎn)品涵蓋了用于服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備的垂直、直角、跨式安裝和正交連接器。基于標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，Sliver互連產(chǎn)品通過整合分段引腳分配和速度可輕松實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，支持以太網(wǎng)、PCIe、SAS、SATA、InfiniBand和其他定制協(xié)議。

總之，Sliver互連產(chǎn)品為數(shù)據(jù)中心提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化、高性價(jià)比的內(nèi)部高速線纜I/O解決方案，可滿足當(dāng)前及未來的帶寬需求，且無需重新認(rèn)證和重新設(shè)計(jì)。

本文小結(jié)

毋庸置疑，數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化的發(fā)展，帶來了數(shù)據(jù)處理負(fù)荷的激增，也勢(shì)必會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心高速互連設(shè)計(jì)提出新的挑戰(zhàn)。

為了讓數(shù)據(jù)能夠在性能不斷提升、規(guī)模不斷擴(kuò)展的數(shù)據(jù)中心中高效、順暢地傳輸，我們需要用新一代的高速連接器，鋪就一條數(shù)據(jù)“高速公路”。本文介紹的幾款TE的高速連接器產(chǎn)品，就是這條“高速公路”的必備的技術(shù)基石！

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