Análise abrangente do cabo divisor NDR de 400 GB e tecnologias de cobre OSFP 800G

Introdução

À medida que o poder da computação de IA explode e os data centers de hiperescala se expandem rapidamente, a demanda global por largura de banda de rede cresce em mais de 30% ao ano. Nesta era de configurações de porta de alta densidade e otimização de eficiência energética, a tecnologia OSFP (Octal Small Form Factor Pluggable) surgiu como um facilitador crítico para interconexões de 400G/800G, graças ao seu desempenho térmico superior e características elétricas. Este artigo explora as tecnologias de cabo de cobre OSFP, incluindo DAC, ACC e AEC, com foco em Cabo divisor NDR de 400 GB aplicações.

Princípios técnicos e categorias de produtos

DAC (Direct Attach Copper Cable): Solução de curto alcance com boa relação custo-benefício

Arquitetura Técnica

• 400G DAC: Utiliza modulação PAM8 de 4 canais a 50 Gbps por canal, alcançando 400 Gbps de largura de banda total por meio de conectores OSFP. Possui fios de cobre 26AWG de perda ultrabaixa com controle de impedância de ±5Ω.

• 800G DAC: ImpEste dispositivo implementa um design de canal de densidade aal ou 112 Gbps PAM4 por canal, dobrando a largura de banda dentro do mesmo fator de forma. Modelos avançados empregam roteamento ortogonal para reduzir diafonia.

Comparação de desempenho

Parâmetro	400G DAC	800G DAC
Max Distância	≤3m	≤2m
Potência Típica	0.5W	0.8W
Latência	<0.1μs	<0.08μs

Proposta de valor
Reduz os custos de interconexão em 30% em clusters de IA como o NVIDIA DGX H100, ideal para conexões de switch para servidor Top-of-Rack (ToR).

ACC (Active Copper Cable): Solução de médio alcance balanceada

tecnologia de núcleo
Integra chips Redriver lineares com circuitos CTLE (Continuous Time Linear Equalization) (ganho típico de 12 dB). A tecnologia de pré-ênfase adaptável compensa a atenuação de alta frequência, mantendo BER <1E-15 a 5 m para modelos 800G.

Principais aplicativos

Conexões entre racks entre switches Mellanox Quantum-2 IB e adaptadores ConnectX-7

Interconexões de armazenamento e computação em infraestrutura hiperconvergente

AEC (Active Electrical Cable): Solução Premium de Longo Alcance

Destaques de inovação
Equipado com chipsets Retimer com CDR (Clock Data Recovery) e condicionamento de sinal avançado. Os modelos baseados em DSP da Broadcom suportam FFE de 64 taps e DFE de 12 taps, aprimorando a integridade do sinal.

Métricas de Desempenho
A uma distância de 7 m, o AEC demonstra uma melhoria de 8 dB no SNR e um diagrama de olho 40% mais amplo em comparação ao DAC, em conformidade com as especificações OCP CEI-112G-XSR-PAM4.

Cenários de aplicação e implantação de cabo divisor NDR de 400 GB

Interconexão de cluster de IA/ML

Configurações de breakout do NDR 800G:

Modo 4x200G: Conecta switches Spectrum-4 a DPUs BlueField-3, permitindo o descarregamento RoCEv2/RDMA.

Modo 2x400G: Suporta tráfego AllReduce em nós de treinamento multi-GPU.

Configuração Típica: Expansão de porta 1:4 via OSFP DAC para 8 servidores H100.

Tecnologia de cabo divisor NDR 400G
O cabo divisor NDR de 400 GB é uma inovação crítica em soluções de interconexão de alta densidade. Ele bifurca portas OSFP de 800 G em canais duplos de 400 G, permitindo a utilização eficiente da porta. Disponível nas variantes DAC e ACC, essa tecnologia otimiza os investimentos em infraestrutura, mantendo a compatibilidade com versões anteriores.

Implementação Técnica

• Divisor DAC: Implementa divisão axial dupla passiva com condutores 34AWG, alcançando transmissão 2x400G PAM4 (56Gbaud) em ≤2m. Apresenta arquitetura de cabo Y com impedância correspondente (ΔZ <3Ω) com conectores OSFP-800G para OSFP-400G duplos.
• Divisor ACC: Integra ICs Redriver bidirecionais (FFE de 4 toques por canal) para estender o alcance para 4 m. Implementa redistribuição dinâmica de faixa para manter a integridade do sinal de 112 Gbps/faixa (SNDR > 18 dB).

Vantagens de desempenho

Característica	Divisor DAC 800G→2x400G	Divisor ACC 800G→2x400G
Perda de inserção	≤3.2 dB a 14 GHz	≤2.8 dB a 26 GHz
Isolamento de diafonia	> 38dB	> 42dB
Eficiência energética	0.6 W (passivo)	1.4 W (ativo)
Aplicação Típica	Conexões de folha-espinha NVIDIA DGX SuperPOD	Interconexões de pod do Google TPU v4

Cenários de implantação

Otimização de Tecido de Treinamento de IA
Ele permite expansão de porta 1:2 para switches de 800G (por exemplo, Cisco Nexus 92300YC) para nós de computação duplos de 400G (H100/H200), reduzindo o custo por porta em 40% em comparação com links discretos de 400G.

Desagregação de armazenamento
Suporta conectividade de caminho duplo de controladores de armazenamento de 800 G (Pure Storage FlashBlade//E) para alvos NVMe-oF de 400 G, mantendo assimetria de latência de <2 μs entre canais divididos.

Convergência multiprotocolo
Habilita redes híbridas 400GbE/IB EDR por meio de divisão independente de protocolo, validada com eficiência de transferência de 93.7% em operações MPI_ALLTOALL.

Métricas de Validação

• Atinge 0 BER no limite FEC 1E-25 em testes de conformidade 802.3ck
• Estabilidade térmica: <3℃ delta-T em canais divididos com carga de energia de 25 W
• Suporta atualizações de firmware sem impacto via interface de gerenciamento CMIS 4.0

Esse avanço na tecnologia de divisão de sinal permite que os operadores de data center maximizem a utilização da porta do switch 800G, mantendo o desempenho determinístico para cargas de trabalho de IA/ML sensíveis à latência.

Otimização de rede de armazenamento

Projeto de porta dupla IB: Fornece 400 Gb/s full-duplex com latência <600 ns para sincronização de metadados distribuídos.

QSFP56 Compatibilidade: Permite a integração de dispositivos legados por meio de adaptadores OSFP para QSFP.

Soluções de interconexão HPC

Topologia de árvore gorda: Redes CLOS baseadas em AEC suportam 32 processos MPI por link.

Prontidão para resfriamento líquido: Contatos banhados a ouro validados para resfriamento por imersão (IEC 60512-99-001).

Guia de comparação e seleção de tecnologia

Matriz de características do produto

Característica	DAC	ACC	AEC
Max Distância	≤3m	≤7m	≤10m
Consumo de energia	0.5-0.8W	1.2-1.8W	2.5-3.5W
Multiplicador de custo	1x	1.8x	3x
Caso de uso ideal	Intra-rack	Rack transversal	HPC/ML

Fluxo de trabalho de decisão

Roteiro Futuro

Óptica Co-embalada: A colaboração entre a Intel e a Ayar Labs integra o Retimer em ASICs de switch, reduzindo o consumo de energia em 30%.

Smart Diagnostics: Monitoramento I2C habilitado para BMC com análise BER em tempo real (compatível com CMIS 5.0).

Inovação de materiais: Condutores compostos de nanotubos de carbono projetados para estender 800G DAC alcance até 5m.

Conclusão

Na era da transformação digital orientada por computação, os cabos divisores NDR de 400 GB e as tecnologias de cobre OSFP estão redefinindo a economia do data center. De DACs otimizados em termos de custo a AECs centrados em desempenho, esse ecossistema demonstra um progresso notável na engenharia de integridade de sinal, ao mesmo tempo em que equilibra as demandas de TCO e largura de banda. À medida que os padrões OAM (Open Accelerator Module) evoluem, essas soluções continuarão a capacitar clusters de IA, redes de núcleo 5G e arquiteturas HPC de última geração.