超越铜和光，一种新的互连技术瞄准下一代数据中心

铜和光互连作为下一代数据中心的选择都面临局限性。了解第三种选择如何承诺在未来多年里支持数据中心中 AI 集群的扩展。

在未来几年里，数据中心中 AI 加速器集群的扩展将面临复合挑战。系统架构师将需要同时应对三个挑战：

1. 提供更好的性能以满足飙升的带宽需求。

2. 在计算能力和复杂性的扩展中控制成本。

3. 继续提高能源效率。这三个挑战让网络运营商夜不能寐。

虽然新技术的出现为创新创造了机会，但也让数据中心不堪重负。新的 AI 和机器学习工作负载，如生成式 AI 和大型语言模型（LLMs），正在将数据带宽推向传统互连之外，速度迅速翻倍至 800G，并即将达到 1.6T。

太比特速度下的技术限制

为了跟上不断增长的需求，数据中心依赖于两种解决方案：400 吉比特（400G）和 800 吉比特（800G）网络设备，通过铜缆进行短距离传输，并通过光纤电缆支持长距离传输。然而，这两种技术都将达到其千吉比特互联速度的技术极限。

铜缆是短距离应用中的首选互联方式，因为它成本低、简单且可靠性高。铜缆的局限性在于，由于趋肤效应，随着传输速度的增加，信道损耗会严重限制电缆的传输距离，同时电缆的厚度也会增加，如图1所示。

图 1。双轴电缆 3 米插入损耗

铜缆无法处理 1.6T 及以上的网络速度。在千吉比特速度下，铜缆太短、太厚，并且不适合在高密度数据中心部署。

转向光互连

对于许多与人工智能相关的工作负载，超大规模企业将转向光互连，例如有源光缆（AOC）。光互连可以提供公里级别的连接距离，但由于需要进行电到光的转换，因此更复杂、耗能更多且更昂贵，需要额外的组件，如光数字信号处理器、跨阻抗放大器（TIAs）、激光驱动器和激光器。

这些电缆集成了先进的数字信号处理器和复杂的光学组件，以高速传输和接收光信号。AOCs 比铜缆支持更长的电缆长度，并且更细更轻。虽然这使得它们更容易部署，但光学技术本质上不可靠，因为光学性能会随温度变化，并且总会随着时间的推移而失效。

光数字信号处理器电子设备增加了显著的延迟，从而降低了网络性能。添加光学引擎和数字信号处理器非常昂贵，很快就会比铜缆贵5倍。相同的组件还增加了电缆的显著功耗，从而增加了数据中心运营的能源需求。

超过铜和光，一种新的互连技术瞄准下一代数据中心

所有这一切都让超大规模计算公司需要一种解决方案，该方案能够克服铜和光技术相关的限制，同时保持对大规模部署的成本效益。现在，请看第三种选择：e-Tube，这是一种可扩展的多太比特互连平台，使用射频数据传输通过塑料介电波导。

如图 2 所示，使用 e-Tube 技术，主动射频电缆（ARC）将毫米波射频发射器集成，在电气域中将太比特数据上转换为射频域。天线辐射无线信号，通过 e-Tube 核心进行传播。

另一端，一个互补的毫米波射频接收器和天线接收并转换无线信号回电信号域。该互连设备像电气系统一样，对通过 ARC 连接的两个系统进行操作。ARC 管理电信号到射频信号和射频信号到电信号的转换，使转换对两个连接的系统透明。

图 2。e-Tube 架构

使用塑料作为布线介质，数据可以在低成本下实现高能效传输。

采用普通低密度聚乙烯（LDPE）材料制造的 e-Tube 电缆不会受到高频损耗的影响，这使得 e-Tube 成为一种可扩展的互连，因为它可用于从 56G 到 224G 及更高速率的数据传输。用于数据传输的低功耗射频发射器和接收器 IC 实现了行业最佳的 3 皮焦耳/比特能效，并且只有皮秒级延迟。

更轻、更薄、更省电

结果是，这种电缆比铜缆的传输距离长 10 倍，重量轻 5 倍，厚度薄 2 倍，功耗低 3 倍，延迟低 1000 倍，成本比光缆低 3 倍。e-Tube 正在满足铜缆和光缆互连技术无法实现的带宽需求。它是数据中心从 1.6T 和 3.2T 速度过渡时，机架内和相邻机架连接的理想替代品。

为了加速部署，这种创新的互连技术，e-Tube 射频 SoC 采用成熟的、标准的半导体工艺技术和经过验证的 IC 封装技术制造。连接器和电缆的“连接器化”已经利用铜双轴制造技术进行了数十年的批量生产。电缆设计符合行业定义的 MSA 外形尺寸，如 OSFP 和 QSFP-DD，如图 3 所示。

图 3。OSFP 主动射频电缆（ARC）

这为不同的系统设计提供了灵活性，因为它有助于确保与不同制造商的现有网络基础设施设备的兼容性。

革新计算织物互连

随着数据中心硬件迅速发展以支持大语言模型（LLMs）和生成式人工智能计算需求，需要第三种互连选项来弥补铜缆的局限性，其价格和能效要比光纤低得多。e-Tube RF 塑料介电材料互连技术有望通过提供独特的能效、更长的电缆传输距离、更低的延迟和成本点，在未来多年里革新计算织物互连，以扩展数据中心中的 AI 集群。