隨著高性能計算，在人工智能(AI)和機器學習(ML)領(lǐng)域中不斷演進，各種應(yīng)用對復(fù)雜計算能力、海量存儲容量和無縫連接提出了前所未有的需求。電子組件之間實現(xiàn)更快速、更高效的通信，能夠促使專門構(gòu)建的生成式AI數(shù)據(jù)中心計算龐大的數(shù)據(jù)集，并且以文本、視頻、音頻、圖片等形式做出實時響應(yīng)。

為了滿足性能需求，數(shù)據(jù)中心架構(gòu)師必須擴展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過 PAM4 調(diào)制方案支持 224 Gbps 數(shù)據(jù)傳輸速率。這給互連解決方案帶來了巨大的挑戰(zhàn)，推動新的技術(shù)的運用，同時充分利用路由、空間效率和電源管理方面的先進策略。

為了支持這些全新的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，業(yè)界涌現(xiàn)了一系列完整的互連解決方案，包括高速板對板連接器、下一代電纜、背板和近ASIC連接器對電纜解決方案，運行速率高達 224 Gbps-PAM4。

逼近物理定律

重新構(gòu)想224 Gbps-PAM4生態(tài)系統(tǒng)的連接性需要架構(gòu)創(chuàng)新，以突破性能障礙。盡管112 Gbps-PAM4 信令技術(shù)曾經(jīng)是一項重大的技術(shù)突破，但提高到 224 Gbps 能夠達到巨大的性能提升，遠不止“帶寬翻倍”。為實現(xiàn) 224 Gbps 數(shù)據(jù)傳輸速率而設(shè)計的系統(tǒng)，帶來了艱巨的物理挑戰(zhàn)，包括信號完整性、減少電磁干擾 (EMI) 到熱管理。

同樣存在問題的是，在不斷縮小的空間中擠出更多容量和連接的同時，還需要不斷提高性能。因此，這不是一個簡單升級底層計算和連接能力以支持 224 Gbps 速率的問題，而是如何以最佳方式利用 224 Gbps技術(shù)創(chuàng)新重新設(shè)計AI數(shù)據(jù)中心的問題。這就要求整個生態(tài)系統(tǒng)開展新層次的行業(yè)合作和共同開發(fā)，以確保組件、硬件、架構(gòu)、連接、機械完整性和信號完整性之間的互操作性，從而解決電氣通道的物理問題，并設(shè)計出具有卓越性能的機械解決方案。

設(shè)計或重新設(shè)計 224 Gbps 解決方案，需要在所有的組件之間實現(xiàn)無縫電氣連接，以防止出現(xiàn)影響整體系統(tǒng)的性能瓶頸。從最初的概念階段就開始采用共同開發(fā)的思維方式，對于創(chuàng)建透明的方法來識別和解決信號完整性和其他性能隱患至關(guān)重要。

板對板高速連接增強AI應(yīng)用

通過實現(xiàn) GPU、加速器和其他組件之間的快速數(shù)據(jù)交換，高速板對板連接器大大提高了AI應(yīng)用的效率。同樣重要的是，通過集成這些連接器，可以在處理器、內(nèi)存模塊和其他關(guān)鍵組件之間提供不間斷的通信運作。除了支持 224 Gbps-PAM4 要求之外，所有組件和互連器件還必須具有充足的韌性，以承受振動、溫度波動、沖擊和物理操作等環(huán)境應(yīng)力。

支持高數(shù)據(jù)傳輸速率有助于實現(xiàn)復(fù)雜計算和數(shù)據(jù)處理任務(wù)所需要的性能水平。此外，連接器的高數(shù)據(jù)傳輸速率能力特別有利于訓(xùn)練和推理任務(wù)，在這些任務(wù)中，及時處理數(shù)據(jù)對于AI算法的性能非常關(guān)鍵。

除了速度和效率，連接器的可靠性及其傳輸信號的完整性也是極為重要的。高速板對板連接器的設(shè)計必須注重信號完整性，確保所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)準確無誤、不失真。這種可靠性在數(shù)據(jù)準確性不容妥協(xié)的應(yīng)用中是非常重要的，例如涉及醫(yī)療設(shè)備和航空航天系統(tǒng)的應(yīng)用。

這些連接器還有另一項優(yōu)勢，即支持不同的堆疊高度，從而為工程師提供了更大的設(shè)計自由度，可以選擇最適合特定人工智能應(yīng)用需求的產(chǎn)品配置，特別是在空間有限的情況下。例如，通過混合搭配2.5mm和 5.5mm連接器，工程師能夠微調(diào)連接器的堆疊高度，以獲得最佳的性能和效率。密集的連接器配置還可節(jié)省印刷電路板 (PCB) 上的寶貴空間。

Mirror Mezz Enhanced提升信號完整性和模塊化能力

Molex莫仕高速扣板連接器 Mirror Mezz 系列的最新成員Mirror Mezz Enhanced 扣板互連技術(shù)能夠支持 224 Gbps-PAM4。這款先進的連接器提高了阻抗容限并減少了串擾。此外，Molex 莫仕通過使用 2.5mm 和 5.5mm 連接器提供不同的堆疊高度，保持行業(yè)領(lǐng)先的安裝密度。

▲Mirror Mezz Enhanced扣板互連系統(tǒng)

Mirror Mezz系列連接器采用高擴充性的公母同體設(shè)計，可以輕松交叉配接，并提供包括 5mm、8mm或11mm配置的超低和中等堆疊高度選項。減少配接誤差、簡化了裝配過程，并提高了可用性、效率和生產(chǎn)率，同時為工程師提供了更大的設(shè)計自由度，能夠選擇最適合工程設(shè)計特定需求的配置，對于空間受限和復(fù)雜設(shè)計至關(guān)重要的應(yīng)用尤其有利。

▲Mirror Mezz板對板互連系統(tǒng)

有了 Mirror Mezz，設(shè)計工程師可以將兩款連接器組合起來，在相同的設(shè)計空間內(nèi)創(chuàng)建三種不同的配置。相比之下，傳統(tǒng)的連接器設(shè)計則總計需要六個連接器，從而導(dǎo)致材料、工具、制造和裝配成本的增加。Mirror Mezz Enhanced 還通過減少部件編號的數(shù)量來簡化供應(yīng)鏈和材料清單 (BOM) 管理。

Mirror Mezz Enhanced的另一大優(yōu)勢是能夠支持 224 Gbps速率數(shù)據(jù)傳輸，而不會降低先前 Mirror Mezz 型款的配置密度。為了確保在更高的速度下實現(xiàn)可靠的性能，Molex 莫仕通過交錯引腳布局優(yōu)化了端子結(jié)構(gòu)，并且將制造工藝升級為插入成型，以實現(xiàn)更高性能所需的精確布局和容差。

▲Mirror Mezz Pro &Mirror Mezz

涵蓋224G生態(tài)系統(tǒng)的連接創(chuàng)新

Mirror Mezz Enhanced加入了Molex莫仕端到端224G創(chuàng)新解決方案系列。2023 年 5 月公司發(fā)布了率先上市的芯片到芯片產(chǎn)品組合，其中包括 Mirror Mezz Enhanced，以及 Inception線纜背板系統(tǒng)、CX2 Dual Speed 近ASIC連接器到電纜系統(tǒng)、OSFP 1600 I/O 解決方案，以及QSFP 800和QSFP-DD 1600 I/O 解決方案。

1. Inception 線纜背板系統(tǒng)

Inception線纜背板系統(tǒng)從電纜優(yōu)先的角度進行設(shè)計，支持可變間距密度、最佳信號完整性并易于與多種系統(tǒng)架構(gòu)集成，從而提供了更大的應(yīng)用靈活性。

▲Inception背板系統(tǒng)

2. CX2 Dual Speed

CX2 Dual Speed 是 Molex莫仕的 224 Gbps-PAM4 近ASIC連接器到電纜系統(tǒng)，提供插配后螺釘嚙合、集成應(yīng)變消除功能、可靠的機械擦拭和完全受保護的“防拇指(thumb proof)”插配接口，以提高長期可靠性。

▲CX2 Dual Speed連接系統(tǒng)

3. OSFP 1600解決方案

OSFP 1600 解決方案進一步完善了產(chǎn)品組合，其中包括 SMT 連接器和屏蔽罩、BiPass 以及直接連接 (DAC) 和有源電力電纜 (AEC) 解決方案，每個連接器可實現(xiàn)每信道 224 Gbps-PAM4 速率或 1.6T 總體速率。

▲OSFP 1600解決方案

4. QSFP 800和QSFP-DD解決方案

與OSFP產(chǎn)品系列一樣，QSFP 800 和 QSFP-DD 解決方案為 SMT 連接器和屏蔽罩、BiPass 以及 DAC 和 AEC 解決方案提供了升級功能，可實現(xiàn)每信道 224 Gbps-PAM4速率或每個連接器 1.5T 總體速率。

▲QSFP 800解決方案

迎接下一代高速互連的未來

總體而言，這些革新性的高速連接器系列實現(xiàn)了高數(shù)據(jù)傳輸能力，使得客戶能夠跟進數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的需求，促進組件之間進行順暢快速的通信。這種“盒到盒”擴展能力使得數(shù)據(jù)中心架構(gòu)師能夠通過雙連接器電纜背板、三連接器和四連接器系統(tǒng)實現(xiàn)多個機箱之間的互連，并且每個部分都為速率和機械堅固性而優(yōu)化。

隨著技術(shù)不斷進步，高速連接器的未來創(chuàng)新將朝著進一步小型化、提高數(shù)據(jù)傳輸速率和電源效率為重點的方向發(fā)展。對于依賴高性能計算和人工智能應(yīng)用的企業(yè)和行業(yè)來說，緊跟這些發(fā)展趨勢至關(guān)重要。

Molex莫仕將繼續(xù)深化與客戶和主要技術(shù)先驅(qū)的合作，保持積極進取的創(chuàng)新步伐，連接和完善下一代數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，以支持不斷發(fā)展的人工智能應(yīng)用，以及未來可能出現(xiàn)的任何計算方式。

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