在數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮的推動下，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，勢必對數(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“數(shù)據(jù)風(fēng)暴”的挑戰(zhàn)。應(yīng)對這一挑戰(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：單一設(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。歸納起來，這些優(yōu)勢體現(xiàn)在速度、密度、熱管理、可靠性、成本和靈活性等幾個方面。

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)每個互連節(jié)點(diǎn)上的“提速”同步進(jìn)行，否則速度慢的就會成為一個拖后腿的“堵點(diǎn)”。而在提速的過程中，信號完整性的挑戰(zhàn)會更加凸顯，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”，在提速的同時確保信號的保真度，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，也會將實(shí)現(xiàn)更高的連接密度作為一個同步升級的要素，以推動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)也會直接影響溫升，溫度的提升則會對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“高強(qiáng)度”的工作，這要求高速連接器在抗振動沖擊、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，也要評估其在數(shù)據(jù)傳輸速率和密度上的升級為系統(tǒng)性能提升帶來的增值，還要考慮其在后續(xù)維護(hù)和升級方面的花費(fèi)。因此，高速連接器在設(shè)計(jì)時，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)在兩個方面：一是提供良好的兼容性，讓系統(tǒng)整體提速升級更為絲滑；二是要從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，提供多樣化的產(chǎn)品配置，以滿足不同場景的需求。這需要對技術(shù)趨勢的把握，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，這場圍繞著高速連接器的競逐已經(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信號調(diào)制，能夠?qū)崿F(xiàn)每個端口高達(dá)400Gbps的總數(shù)據(jù)速率，同時具備信號完整性、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1RU交換機(jī)設(shè)計(jì)中可安裝多達(dá)32個端口。

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；允許信號走線在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。同時提供具有各種長度和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，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)升級提供了一個快捷的路徑。

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)對準(zhǔn)和極化功能，確保配接操作簡便可靠，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材料由于信號損耗過大，無法滿足高速信號傳輸信號完整性的要求。為了應(yīng)對這一挑戰(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。基于Silver互連產(chǎn)品，無需使用復(fù)位定時器以及價格高昂的低損耗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，也勢必會對數(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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