Umfassende Analyse des 400 GB NDR Splitterkabels und der OSFP 800G Kupfertechnologien

Einleitung

Da die Rechenleistung von KI explodiert und Hyperscale-Rechenzentren schnell expandieren, wächst der globale Bedarf an Netzwerkbandbreite jährlich um über 30 %. In dieser Ära hochdichter Portkonfigurationen und optimierter Energieeffizienz hat sich die OSFP-Technologie (Octal Small Form Factor Pluggable) dank ihrer überlegenen thermischen Leistung und elektrischen Eigenschaften als entscheidender Faktor für 400G/800G-Verbindungen herausgestellt. Dieser Artikel untersucht OSFP-Kupferkabeltechnologien, einschließlich DAC, ACC und AEC, und konzentriert sich dabei auf 400 GB NDR Splitterkabel um weitere Anwendungsbeispiele zu finden.

Technische Grundlagen & Produktkategorien

DAC (Direct Attach Copper Cable): Kostengünstige Lösung für kurze Reichweiten

Technische Architektur

• 400 G DAC: Verwendet 8-Kanal-PAM4-Modulation mit 50 Gbit/s pro Kanal und erreicht so eine Gesamtbandbreite von 400 Gbit/s über OSFP-Anschlüsse. Verfügt über extrem verlustarme 26AWG-Kupferdrähte mit ±5Ω Impedanzkontrolle.

• 800 G DAC: ImpDieses Gerät implementiert ein AAL-Density-Kanaldesign oder 112 Gbps PAM4 pro Kanal, wodurch sich die Bandbreite bei gleichem Formfaktor verdoppelt. Fortgeschrittene Modelle verwenden orthogonales Routing, um Übersprechen zu reduzieren.

Leistungsvergleich

Parameter	400 G DAC	800 G DAC
Max Entfernung	≤3m	≤2m
Typische Leistung	0.5W	0.8W
Latency	<0.1 μs	<0.08 μs

Wertversprechen
Reduziert die Verbindungskosten in KI-Clustern wie NVIDIA DGX H30 um 100 %, ideal für Top-of-Rack (ToR)-Switch-zu-Server-Verbindungen.

ACC (Active Copper Cable): Symmetrische Lösung für mittlere Reichweiten

Core-Technologie
Integriert lineare Redriver-Chips mit CTLE-Schaltkreisen (Continuous Time Linear Equalization) (typische Verstärkung 12 dB). Die adaptive Preemphasis-Technologie gleicht die Hochfrequenzdämpfung aus und hält bei 1G-Modellen eine BER von <15E-5 bei 800 m aufrecht.

Schlüsselanwendungen

Rackübergreifende Verbindungen zwischen Mellanox Quantum-2 IB-Switches und ConnectX-7-Adaptern

Speicher-Rechner-Verbindungen in hyperkonvergenter Infrastruktur

AEC (Active Electrical Cable): Premium-Lösung mit großer Reichweite

Innovations-Highlights
Ausgestattet mit Retimer-Chipsätzen mit CDR (Clock Data Recovery) und erweiterter Signalaufbereitung. Broadcom DSP-basierte Modelle unterstützen 64-Tap FFE und 12-Tap DFE und verbessern so die Signalintegrität.

Leistungskennzahlen:
Bei einer Entfernung von 7 m zeigt AEC eine SNR-Verbesserung von 8 dB und ein um 40 % breiteres Augendiagramm im Vergleich zu DAC, entsprechend den OCP CEI-112G-XSR-PAM4-Spezifikationen.

Anwendungsszenarien und Einsatz des 400 GB NDR-Splitterkabels

KI/ML-Cluster-Verbindung

NDR 800G Breakout-Konfigurationen:

4x200G-Modus: Verbindet Spectrum-4-Switches mit BlueField-3-DPUs und ermöglicht RoCEv2/RDMA-Offloading.

2x400G-Modus: Unterstützt AllReduce-Verkehr in Trainingsknoten mit mehreren GPUs.

Typisches Setup: 1:4-Port-Erweiterung über OSFP DAC auf 8x H100-Server.

NDR 400G Splitterkabel-Technologie
Das 400GB NDR Splitterkabel ist eine entscheidende Innovation bei hochdichten Verbindungslösungen. Es teilt 800G OSFP-Ports in duale 400G-Kanäle auf und ermöglicht so eine effiziente Portnutzung. Diese Technologie ist sowohl in DAC- als auch in ACC-Varianten erhältlich und optimiert Infrastrukturinvestitionen bei gleichzeitiger Wahrung der Abwärtskompatibilität.

Technische Umsetzung

• DAC Splitter: Implementiert passives Twin-Axial-Splitting mit 34AWG-Leitern und erreicht so eine 2x400G PAM4 (56Gbaud)-Übertragung über ≤2 m. Verfügt über eine impedanzangepasste Y-Kabelarchitektur (ΔZ <3Ω) mit OSFP-800G-zu-Dual-OSFP-400G-Anschlüssen.
• ACC Splitter: Integriert bidirektionale Redriver-ICs (4-Tap-FFE pro Kanal), um die Reichweite auf 4 m zu erweitern. Implementiert eine dynamische Spurumverteilung, um die Signalintegrität von 112 Gbit/s/Spur aufrechtzuerhalten (SNDR > 18 dB).

Leistungsvorteile

Merkmal	800G→2x400G DAC-Splitter	800G→2x400G ACC-Splitter
Einfügedämpfung	≤3.2 dB bei 14 GHz	≤2.8 dB bei 26 GHz
Übersprechisolation	> 38dB	> 42dB
Energie-Effizienz	0.6 W (passiv)	1.4 W (aktiv)
Typische Anwendung	NVIDIA DGX SuperPOD Leaf-Spine-Verbindungen	Google TPU v4-Pod-Verbindungen

Bereitstellungsszenarien

Optimierung des KI-Trainingsgewebes
Es ermöglicht eine 1:2-Port-Erweiterung für 800G-Switches (z. B. Cisco Nexus 92300YC) auf duale 400G-Rechnerknoten (H100/H200) und reduziert die Kosten pro Port im Vergleich zu diskreten 40G-Verbindungen um 400 %.

Speicherdisaggregation
Unterstützt Dual-Path-Konnektivität von 800G-Speichercontrollern (Pure Storage FlashBlade//E) zu 400G-NVMe-oF-Zielen und behält dabei eine Latenzasymmetrie von <2 μs zwischen den geteilten Kanälen bei.

Multiprotokoll-Konvergenz
Ermöglicht hybride 400GbE/IB EDR-Netzwerke durch protokollunabhängige Aufteilung, validiert mit 93.7 % Durchsatzeffizienz bei MPI_ALLTOALL-Vorgängen.

Validierungsmetriken

• Erreicht 0 BER bei 1E-25 FEC-Schwellenwert im 802.3ck-Konformitätstest
• Thermische Stabilität: <3℃ Delta-T über geteilte Kanäle bei 25 W Leistungslast
• Unterstützt problemlose Firmware-Upgrades über die CMIS 4.0-Verwaltungsschnittstelle

Dieser Durchbruch in der Signalaufteilungstechnologie ermöglicht es Rechenzentrumsbetreibern, die Auslastung der 800G-Switch-Ports zu maximieren und gleichzeitig eine deterministische Leistung für latenzempfindliche KI/ML-Workloads aufrechtzuerhalten.

Speichernetzwerkoptimierung

IB-Doppelanschluss-Design: Bietet 400 Gb/s Vollduplex mit <600 ns Latenz für die verteilte Metadatensynchronisierung.

QSFP56 Kompatibilität: Ermöglicht die Integration älterer Geräte über OSFP-zu-QSFP-Adapter.

HPC-Verbindungslösungen

Fat-Tree-Topologie: AEC-basierte CLOS-Netzwerke unterstützen 32 MPI-Prozesse pro Link.

Bereitschaft zur Flüssigkeitskühlung: Vergoldete Kontakte, validiert für Immersionskühlung (IEC 60512-99-001).

Leitfaden zum Technologievergleich und zur Auswahl

Produktmerkmalsmatrix

Merkmal	DAC	ACC	AEC
Max Entfernung	≤3m	≤7m	≤10m
Energieverbrauch	0.5-0.8W	1.2-1.8W	2.5-3.5W
Kostenmultiplikator	1x	1.8x	3x
Idealer Anwendungsfall	Intra-Rack	Querträger	HPC/ML

Entscheidungsworkflow

Zukünftige Roadmap

Gemeinsam verpackte Optik: Durch die Zusammenarbeit von Intel und Ayar Labs wird Retimer in Switch-ASICs integriert, wodurch der Stromverbrauch um 30 % reduziert wird.

Intelligente Diagnose: BMC-fähiges I2C-Monitoring mit Echtzeit-BER-Analyse (CMIS 5.0-kompatibel).

Materialinnovation: : Verbundleiter aus Kohlenstoffnanoröhren sollen länger werden 800 G DAC Reichweite bis zu 5 m.

Fazit

Im Zeitalter der computergesteuerten digitalen Transformation definieren 400-GB-NDR-Splitterkabel und OSFP-Kupfertechnologien die Wirtschaftlichkeit von Rechenzentren neu. Von kostenoptimierten DACs bis hin zu leistungsorientierten AECs zeigt dieses Ökosystem bemerkenswerte Fortschritte in der Signalintegritätstechnik und sorgt gleichzeitig für einen Ausgleich von Gesamtbetriebskosten und Bandbreitenanforderungen. Während sich die OAM-Standards (Open Accelerator Module) weiterentwickeln, werden diese Lösungen weiterhin KI-Cluster, 5G-Kernnetze und HPC-Architekturen der nächsten Generation unterstützen.