Análisis integral de las tecnologías de cobre OSFP 400G y del cable divisor NDR de 800 GB

Introducción

A medida que la potencia informática de la IA explota y los centros de datos a gran escala se expanden rápidamente, la demanda de ancho de banda de la red global crece a un ritmo superior al 30 % anual. En esta era de configuraciones de puertos de alta densidad y optimización de la eficiencia energética, la tecnología OSFP (Octal Small Form Factor Pluggable) ha surgido como un facilitador crítico para las interconexiones de 400G/800G, gracias a su rendimiento térmico y características eléctricas superiores. Este artículo explora las tecnologías de cable de cobre OSFP, incluidos DAC, ACC y AEC, centrándose en Cable divisor NDR de 400 GB aplicaciones.

Principios técnicos y categorías de productos

DAC (cable de cobre de conexión directa): solución rentable para distancias cortas

Arquitectura técnica

• DAC de 400G:Utiliza modulación PAM8 de 4 canales a 50 Gbps por canal, lo que permite alcanzar un ancho de banda total de 400 Gbps a través de conectores OSFP. Cuenta con cables de cobre de 26 AWG con pérdida ultrabaja y control de impedancia de ±5 Ω.

• DAC de 800G:Este dispositivo implementa un diseño de canal de alta densidad o PAM112 de 4 Gbps por canal, duplicando el ancho de banda dentro del mismo factor de forma. Los modelos avanzados emplean enrutamiento ortogonal para reducir la diafonía.

Comparación de rendimiento

Parámetro	DAC de 400G	DAC de 800G
Distancia máxima	≤3m	≤2m
Potencia típica	0.5W	0.8W
Estado latente	<0.1μs	<0.08μs

Propuesta de valor
Reduce los costos de interconexión en un 30 % en clústeres de IA como NVIDIA DGX H100, ideal para conexiones de conmutador a servidor Top-of-Rack (ToR).

ACC (cable de cobre activo): solución equilibrada de alcance medio

Tecnología del núcleo
Integra chips Redriver lineales con circuitos CTLE (ecualización lineal de tiempo continuo) (ganancia típica de 12 dB). La tecnología de preénfasis adaptativo compensa la atenuación de alta frecuencia, manteniendo una BER <1E-15 a 5 m para los modelos 800G.

Aplicaciones clave

Conexiones entre racks entre los conmutadores Mellanox Quantum-2 IB y los adaptadores ConnectX-7

Interconexiones de almacenamiento y computación en infraestructura hiperconvergente

AEC (cable eléctrico activo): solución premium de largo alcance

Aspectos destacados de la innovación
Equipados con chipsets Retimer con CDR (recuperación de datos de reloj) y acondicionamiento de señal avanzado, los modelos basados ​​en DSP de Broadcom admiten FFE de 64 tomas y DFE de 12 tomas, lo que mejora la integridad de la señal.

Métricas de rendimiento
A una distancia de 7 m, AEC demuestra una mejora de SNR de 8 dB y un diagrama de ojo un 40 % más amplio en comparación con DAC, compatible con las especificaciones OCP CEI-112G-XSR-PAM4.

Escenarios de aplicación e implementación de un cable divisor NDR de 400 GB

Interconexión de clústeres de IA y ML

Configuraciones de conexión del NDR 800G:

Modo 4x200G:Conecta los conmutadores Spectrum-4 a las DPU BlueField-3, lo que permite la descarga de RoCEv2/RDMA.

Modo 2x400G:Admite tráfico AllReduce en nodos de entrenamiento de múltiples GPU.

Configuración típica:Expansión de puerto 1:4 a través de DAC OSFP a 8 servidores H100.

Tecnología de cable divisor NDR 400G
El cable divisor NDR de 400 GB es una innovación fundamental en las soluciones de interconexión de alta densidad. Bifurca los puertos OSFP de 800 G en canales duales de 400 G, lo que permite una utilización eficiente de los puertos. Disponible en variantes DAC y ACC, esta tecnología optimiza las inversiones en infraestructura y, al mismo tiempo, mantiene la compatibilidad con versiones anteriores.

Implementación técnica

• Divisor DAC:Implementa división axial pasiva doble con conductores de 34 AWG, lo que permite una transmisión PAM2 de 400 x 4 G (56 Gbaud) a lo largo de ≤2 m. Cuenta con una arquitectura de cable Y con impedancia adaptada (ΔZ <3 Ω) con conectores OSFP-800G a OSFP-400G duales.
• Divisor ACC:Integra circuitos integrados de redireccionamiento bidireccional (FFE de 4 derivaciones por canal) para ampliar el alcance a 4 m. Implementa una redistribución dinámica de carriles para mantener la integridad de la señal de 112 Gbps/carril (SNDR >18 dB).

Ventajas de rendimiento

Feature	Divisor DAC de 800G→2x400G	Divisor ACC de 800 G → 2 x 400 G
Pérdida de Inserción	≤3.2 dB a 14 GHz	≤2.8 dB a 26 GHz
Aislamiento de diafonía	> 38dB	> 42dB
Eficiencia energetica	0.6 W (pasivo)	1.4 W (activo)
Aplicación típica	Conexiones leaf-spine de NVIDIA DGX SuperPOD	Interconexiones del pod Google TPU v4

Escenarios de implementación

Optimización de la estructura mediante entrenamiento de IA
Permite la expansión de puertos 1:2 para conmutadores 800G (por ejemplo, Cisco Nexus 92300YC) a nodos de cómputo duales 400G (H100/H200), lo que reduce el costo por puerto en un 40 % en comparación con los enlaces discretos 400G.

Desagregación de almacenamiento
Admite conectividad de ruta dual desde controladores de almacenamiento de 800G (Pure Storage FlashBlade//E) a objetivos NVMe-oF de 400G, manteniendo una asimetría de latencia de <2 μs entre canales divididos.

Convergencia multiprotocolo
Permite redes híbridas 400GbE/IB EDR a través de división independiente del protocolo, validada con una eficiencia de rendimiento del 93.7 % en operaciones MPI_ALLTOALL.

Métricas de validación

• Alcanza 0 BER en el umbral de FEC 1E-25 en pruebas de conformidad con 802.3ck
• Estabilidad térmica: <3 ℃ delta-T en canales divididos con una carga de potencia de 25 W
• Admite actualizaciones de firmware sin problemas a través de la interfaz de administración CMIS 4.0

Este avance en la tecnología de división de señales permite a los operadores de centros de datos maximizar la utilización del puerto de conmutación 800G y, al mismo tiempo, mantener un rendimiento determinista para cargas de trabajo de IA/ML sensibles a la latencia.

Optimización de la red de almacenamiento

Diseño de puerto doble IB:Ofrece 400 Gb/s de dúplex completo con una latencia de <600 ns para sincronización de metadatos distribuidos.

QSFP56 Compatibilidad:Permite la integración de dispositivos heredados a través de adaptadores OSFP a QSFP.

Soluciones de interconexión HPC

Topología de árbol gordo:Las redes CLOS basadas en AEC admiten 32 procesos MPI por enlace.

Preparación para refrigeración líquida:Contactos chapados en oro validados para enfriamiento por inmersión (IEC 60512-99-001).

Guía de selección y comparación de tecnología

Matriz de características del producto

Feature	DAC	ACC	AEC
Distancia máxima	≤3m	≤7m	≤10m
Consumo de energía	0.5-0.8W	1.2-1.8W	2.5-3.5W
Multiplicador de costos	1x	1.8x	3x
Caso de uso ideal	Dentro del rack	Bastidor cruzado	Computación de alto rendimiento y aprendizaje automático

Flujo de trabajo de toma de decisiones

Hoja de ruta futura

Óptica empaquetada:La colaboración Intel-Ayar Labs integra Retimer en los ASIC de conmutación, lo que reduce el consumo en un 30 %.

Diagnóstico inteligente:Monitoreo I2C habilitado para BMC con análisis BER en tiempo real (compatible con CMIS 5.0).

Innovación de materiales::Se proyecta que los conductores compuestos de nanotubos de carbono se extiendan DAC de 800G alcance hasta 5m.

Conclusión

En la era de la transformación digital impulsada por la computación, los cables divisores NDR de 400 GB y las tecnologías de cobre OSFP están redefiniendo la economía de los centros de datos. Desde DAC optimizados en costos hasta AEC centrados en el rendimiento, este ecosistema demuestra un progreso notable en la ingeniería de integridad de la señal al tiempo que equilibra las demandas de ancho de banda y costo total de propiedad. A medida que evolucionen los estándares OAM (módulo acelerador abierto), estas soluciones seguirán potenciando los clústeres de IA, las redes centrales 5G y las arquitecturas HPC de próxima generación.