【有獎(jiǎng)投票】誰(shuí)是高速IO連接器中的“卷王”？

云計(jì)算的興起讓數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為了不可或缺的“云腦”，每時(shí)每刻都在處理海量的數(shù)據(jù)，并驅(qū)動(dòng)著日益智能化的世界的運(yùn)轉(zhuǎn)。而隨著數(shù)據(jù)中心的不斷迭代升級(jí)，高速IO連接器也在加速進(jìn)化。

為了能夠在高性能計(jì)算設(shè)備之間建立更高速度、更長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)通信，將它們互連為一個(gè)整體，提供更加澎湃的算力，需要在光纖及外部網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算設(shè)備之間建立一個(gè)數(shù)據(jù)接口，特別是作為光模塊的接口，其中的關(guān)鍵器件之一的高速IO連接器的用武之地。

像每一個(gè)處于萌芽期的新技術(shù)一樣，高速IO接口技術(shù)在發(fā)展初期也是門派林立，彼此互不服氣。為了推動(dòng)高速IO接口的標(biāo)準(zhǔn)化，解決不同產(chǎn)品間的互操作性問(wèn)題，多家制造商最終聯(lián)手，希望通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)光模塊的接口類型、安裝以及功能進(jìn)行規(guī)范，小型封裝（SFF）委員會(huì)主導(dǎo)的MSA（Multi-Source Agreement，多源協(xié)議）也就應(yīng)運(yùn)而生。

MSA標(biāo)準(zhǔn)定義了光模塊接口的外形尺寸，還定義了其電接口和光接口的規(guī)范，所有光模塊供應(yīng)商在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格遵守MSA標(biāo)準(zhǔn)，就能夠確保產(chǎn)品之間的可操作性和互換性。此舉顯然有利于更多廠商參與其中，在這個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)充分的競(jìng)爭(zhēng)，以降低最終用戶系統(tǒng)搭建和維護(hù)的成本，確保整個(gè)行業(yè)的活力。

與此同時(shí)，MSA標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)與高性能計(jì)算的發(fā)展也是亦步亦趨，會(huì)充分考慮到市場(chǎng)需求的變化，及時(shí)進(jìn)行技術(shù)迭代。在過(guò)去20多年中，MSA標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)的腳步從未停歇，其支持的數(shù)據(jù)帶寬也從最初GBIC標(biāo)準(zhǔn)的千兆位，飆升到了今天的400Gbps，并正在向著800Gbps邁進(jìn)。

表1：主要MSA標(biāo)準(zhǔn)及特性

表1中列出了主要的MSA標(biāo)準(zhǔn)及其特性。雖然這些標(biāo)準(zhǔn)看上去讓人眼花繚亂，但其中還是有幾個(gè)關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，有助于我們?nèi)グ盐掌浒l(fā)展的大趨勢(shì)。

#1

第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，是GBIC向SFP的轉(zhuǎn)折。與初代的GBIC標(biāo)準(zhǔn)相比，SFP在性能上的升級(jí)是全方位的：首先，采用SFP接口的光模塊體積只有GBIC模塊的一半；其次，其支持的數(shù)據(jù)傳輸速率從100Mbps大幅提升到了4Gbps；再有，SFP接口支持熱插拔（而不是像GBIC模塊那樣需要焊接），使用更為方便……可以說(shuō)，SFP標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)為后續(xù)MSA標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展提供了堅(jiān)固的技術(shù)基石。

第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，是從SFP向QSFP標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)。從QSFP標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始，MSA轉(zhuǎn)化了技術(shù)升級(jí)的思路，即通過(guò)在單一封裝互連系統(tǒng)中堆疊更多的IO接口，容納更多的數(shù)據(jù)通道，來(lái)獲得更高的聚合帶寬。如QSFP+模塊可以支持4個(gè)通道，每個(gè)通道10Gbps，因此就可以獲得40Gbps的總帶寬，是SFP+模塊的4倍。

#2

#3

第三個(gè)節(jié)點(diǎn)，是OSFP標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)。OSFP是一種全新的可插拔封裝，具有8個(gè)高速電氣通道，初代產(chǎn)品可以支持400Gbps的帶寬。值得注意的是，OSFP在外形上比QSFP模塊大，且不能直接向后兼容現(xiàn)有QSFP接口規(guī)格（如兼容則需要專門的適配器），但其具有更好的散熱性能，適用于更高功率的光學(xué)引擎和收發(fā)器。因此可以說(shuō)，OSFP是在人們意識(shí)到QSFP四通道產(chǎn)品的發(fā)展即將觸碰到性能的“天花板”之后，專為未來(lái)的800Gbps甚至更高帶寬網(wǎng)絡(luò)而打造的。

按照我們的常識(shí)，在發(fā)展速度快、標(biāo)準(zhǔn)化做得好的領(lǐng)域，都會(huì)比較“卷”。高速IO連接器面臨的市場(chǎng)環(huán)境正好與此相符。

如果我們仔細(xì)研究各個(gè)連接器廠商的“內(nèi)卷”大法，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，想讓產(chǎn)品成為高速IO連接器中的“卷王”，在競(jìng)爭(zhēng)中勝出，通常可以從三個(gè)路徑著手：

1

超前布局，緊跟標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的步伐，提前在新技術(shù)、新應(yīng)用上跑馬圈地，比如積極擁抱OSFP這類新標(biāo)準(zhǔn)，尋找新的市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)。

2

深度挖潛，在現(xiàn)有主流標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)的優(yōu)化上做文章，在做好兼容性的前提下，推動(dòng)產(chǎn)品性能升級(jí)，讓用戶可以更小的代價(jià)獲得更高性能的解決方案。

3

精益求精，考慮到巨大的存量市場(chǎng)，通過(guò)對(duì)成熟產(chǎn)品的不斷打磨，使其獲得難于替代的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

上面這些目標(biāo)，真正的高速IO連接器“卷王”是如何實(shí)現(xiàn)的？我們今天就以Amphenol Communications Solutions（ACS）的三款連接器產(chǎn)品為例，為大家深入解析。

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產(chǎn)品一

ACS ExpressPortSFP+連接器

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ACS的ExpressPortSFP+連接器旨在為用戶提供一種低成本的高速模塊化IO互連解決方案。該方案可以提供1xN和2xN等多種配置，ExpressPortSFP+ 1xN連接器搭配ExpressPortSFP+殼體使用，可提供高達(dá)25Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度。2xN組合中包含一個(gè)集成式堆疊連接器系統(tǒng)和一個(gè)帶兼容壓配引腳或焊尾的殼體。

為了實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率，該連接器在設(shè)計(jì)上大幅降低了高數(shù)據(jù)速率下的阻抗不連續(xù)性和反射。它在近端串?dāng)_方面還提供了10dB至20dB的改進(jìn)。ExpressPortSFP+還采用了特別設(shè)計(jì)的屏蔽籠結(jié)構(gòu)，利用金屬簧片或橡膠墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)EMI屏蔽，進(jìn)一步保證了信號(hào)質(zhì)量。

此外，在散熱上，該連接器提供一種被動(dòng)熱交換器的選項(xiàng)，可將熱量傳遞到流動(dòng)的冷卻液中。而且還提供導(dǎo)光管選項(xiàng)，可通過(guò)安裝在PCB上的LED指示"連接"或"未連接"狀態(tài)。雖然SFP+不是一個(gè)“搶眼”的新標(biāo)準(zhǔn)，但ExpressPortSFP+連接器在設(shè)計(jì)上還是花費(fèi)了不少心思，使得該連接器能夠?yàn)榇媪渴袌?chǎng)上的應(yīng)用帶來(lái)額外的增值，

圖1：ExpressPortSFP+連接器

（圖源：ACS）

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產(chǎn)品二

ACS QSFP DD連接器

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QSFP雙密度（DD）連接器，應(yīng)該算是ACS在QSFP架構(gòu)上性能挖潛的“巔峰之作”。它在QSFP的基礎(chǔ)上將電氣接口的數(shù)量增加了一倍，達(dá)到8路，每路采用25Gbps的NRZ或者56Gbps的PAM4信號(hào)格式，因此可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)400Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。

使用這一76位0.8mm間距連接器，可在單個(gè)交換機(jī)插槽中實(shí)現(xiàn)高達(dá)14.4Tbps的總帶寬（共容納36個(gè)QSFP DD端口）。其屏蔽籠和連接器在設(shè)計(jì)上向后兼容QSFP28模塊，QSFP28模塊可插入QSFP DD端口并連接至8個(gè)電氣通道中的4個(gè)，充分考慮到了現(xiàn)有QSFP互連系統(tǒng)兼容和升級(jí)的需要。

該QSFP DD互連系統(tǒng)支持多種連接配置，包括單體式(1x1)、組合式(1xN)和堆疊式(2xN)連接器及屏蔽籠配置；它還支持無(wú)源和有源銅纜及光纜組件，可使用DAC、短距離和長(zhǎng)距離光纜；而且其還提供多種散熱器選項(xiàng)，因此QSFP DD連接器在實(shí)際應(yīng)用中，在實(shí)現(xiàn)更高性能的同時(shí)，還能為用戶提供極大的設(shè)計(jì)靈活性。

圖8：ACS QSFP DD連接器

（圖源：ACS）

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產(chǎn)品三

ACS OSFP互連系統(tǒng)

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ACS推出的OSFP互連系統(tǒng)具有八個(gè)高速通道，每端口具有60個(gè)觸點(diǎn)，支持16個(gè)高速對(duì)，觸點(diǎn)間距為0.6mm，其可以實(shí)現(xiàn)每通道25Gbps NRZ和56Gbps PAM4的傳輸速度，總帶寬可以達(dá)到200Gbps和400Gbps。同時(shí)，其在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮到支持下一代112Gbps PAM4更高速率的應(yīng)用，屆時(shí)將可以提供800Gbps的總帶寬。

該OSFP連接器對(duì)疊層式設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，具有低串?dāng)_和消頻特性，并提供了有利于共振抑制的接地共用，這些信號(hào)完整性優(yōu)化措施都有利于提升其超高速的數(shù)據(jù)傳輸性能。該互連系統(tǒng)可用于1U應(yīng)用，并配備集成散熱器以達(dá)到極佳散熱效果。

ACS OSFP互連系統(tǒng)的其他特性還包括：

• 兼容單端口、組合式和堆疊式等所有配接連接器和屏蔽籠配置，可大幅提高線性端口間密度；

• 所有屏蔽籠配置單端口的功率均高達(dá)16W，這使其可使用DAC、短程和遠(yuǎn)程光纜，而無(wú)需擔(dān)心散熱問(wèn)題；

• 支持定制化解決方案，包括適配器電纜和環(huán)回電纜，滿足多場(chǎng)景應(yīng)用需求。

總之，對(duì)于希望提前布局，在下一代高性能計(jì)算系統(tǒng)中搶占先機(jī)的用戶來(lái)講，ACS的OSFP互連系統(tǒng)是一個(gè)理想的解決方案。

圖9：ACS OSFP互連系統(tǒng)

（圖源：ACS）

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以數(shù)據(jù)中心為代表的高性能、高密度計(jì)算的發(fā)展，推動(dòng)著高速IO連接器產(chǎn)品的不斷優(yōu)化和升級(jí)。在這個(gè)激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中，想要成為一代“卷王”并不容易。

本文介紹的三款A(yù)CS的高速IO產(chǎn)品，雖然分別符合不同的MSA標(biāo)準(zhǔn)，適用于不同性能的計(jì)算設(shè)備，但是它們都能夠準(zhǔn)確地找到自己的技術(shù)著力點(diǎn)，建立自己的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為用戶帶來(lái)更大的價(jià)值。

這三款產(chǎn)品中，誰(shuí)是你心目中的高速IO連接器“卷王”？請(qǐng)參加我們的有獎(jiǎng)投票，做出你的選擇吧——

ExpressPortSFP+連接器

ACS QSFP DD連接器

ACS OSFP互連系統(tǒng)

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