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    板端I/O帶寬瓶頸如何解決?


                      板端I/O帶寬瓶頸如何解決?

    作者:Robert Hult   編譯:深圳市連接器行業協會 李亦平

    數據處理器和SerDes的數據傳輸速度繼續猛增,對安裝在面板上的I/O連接器性能要求與日俱增。I/O面板很快就會成為一個限制通信減緩系統運行速度瓶頸。計算機及其用戶都討厭傳輸速度太慢浪費寶貴的時間。

    目前解決方案是不斷研發新的可插拔I/O連接器,包括SFP、QSFP、MicroQSFP、QSFP-DD和OSFP。每次迭代都提供了比上次更高的數據傳輸,同時占用了更少的面板空間。新的OSFP架構在每條1RU線卡上可提供高達32 400 Gb/s端口,使每個接口位的流量能到12.8Tb/s。更小尺寸雙密度QSFP模塊36個組合在一起,總流量可到14.4Tb/s。這些高密度連接器比目前的市場需求領先一點,但下一代服務器可能正在尋找1RU面板上傳輸15 TB數據的能力。通過多個高密度電纜組件傳輸這么大流量數據至少會帶來兩個挑戰。

    第一,將所有連接器密集安裝在如此的地方,導致大量的熱量積累。在一個完配置的面板中,連接器堆疊,甚至在中心位成排安裝,這很難確保冷卻氣流能夠在每個模塊充分循環。增加冷卻風扇可以有助散熱,但也限制面板連接器的密度。標準接口的規格和設計會盡量減少功耗,但挑戰依然存在。系統設計者必須仔細平衡所有的性能,包括總數據量、面板密度、功耗、冷卻方式和范圍,當然還有成本。

    其次,隨著數據傳輸的不斷提高,裝有I/O連接器電纜中銅線的標準也必須提高。較長的電纜需要更大的導體,從而盡量減少衰減。像AWG 24號線的導體屏蔽會造成大的制造問題。大型導體使電纜變得堅硬和笨重;這對于數百個級電纜組件聯結變得很困難。采用積極的互連技術如裝有 Spectra7平衡芯片的“Gauge Changer?”技術。可以允許使用24的導體,在最近的DesignCon 2018 Expo展覽會上得到證實。使用有源光纜是縮小外部電纜組件尺寸的另一種解決方案。

    另一種選擇是PCB上的使用光學收發器。它具備幾個優勢,包括:

    收發器模塊可裝在與處理器或SerDes很近的位置,從而最小化銅跡損耗和失真。將這些高速信號從PCB上移開,可以簡化板的設計,提高信號的完整性,并減少對更昂貴的層壓板材的需求。

    第二,一旦轉換為光信號,信號就不受EMI干擾。光纖可通過MT、MTP或MXC型艙壁連接器來連接。這些連接器尺寸小,可以安裝更多的連接器安裝在面板上,使單位面積的總數據流量更高。

    將光收發器安裝在離PCB邊緣遠點的地方,可以減少面板上的熱集中,使熱負荷降到最低。

    Samtec是最早開發用于箱內光收發模塊的連接器制造商之一。他們的螢火蟲微型天橋系統即適合線也適合光纖收發器。

    幾年前,FCI電子公司(現在已被AmphenicICC收購)、Molex和TE Connectivity推出有競爭力的12×25 GB全雙工中板光學收發器。大約一年之內,Molex和TE Connectivity都悄悄地撤回了他們的收發器,理由是缺乏市場需求和管理標準。

    今天,AmphenICC 板端收發器,以及Finisar 25g板光學組件和Luctera 8 X 26 GB收發器,仍然是目前這一市場上為數不多的連接器。

    然而,板端光學收發器仍然需要發展.。以色列DustPhotonics公司預計將在OFC 2018會議上推出一款8×56 GB的板端收發器,該收發器使用了QSFP-DD連接器。

    所有這些模塊都是的設計,業界都十分關注這些設計。

    這個市場的行業標準正在得到解決,COBO(板端光學聯合會)OFC會議布對中板的光模塊以及相關的連接器的規格。其目的是提供一個開放標準,隨著云數據中心的擴大使市場在互連方案更有序。盡管光學收發器技術,無論是距離還是長距離傳輸,光學收發器技術都能滿足,但COBO似乎更側重于長距離的應用。

    OEM廠家需要在每平方毫米上需要另一層級TB傳輸流量時,板端光學收發器也許能滿足需求。除了具備顯著的信號密度優勢外,每個信道的功耗也顯著降低。

    采用COBO標準的新的光學收發器是否會沖擊現有的長距離CDFP和CFP8技術,這個還不是很明朗。由于業界下一代設備的目標是裝配400 Gb端口,采用先進的I/O互連技術是贏得勝利的關鍵。


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