突破224G
數據中心人工智能脈沖幅度調制(PAM)224G

數據需求增長,驅動數據中心不斷演化。探索突破224G之后的技術圖景,了解新一代互聯方案將如何改變未來的連接方式。
數據消耗與處理需求高速增長,數據中心互聯(DCI)面臨前所未有的加速挑戰。業界逐步邁向224Gb/s以上速率,高效可靠、更具擴展性及兼顧性能與成本的技術架構正加速落地。
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定義下一代數據速率之路面臨重重挑戰
速率突破224Gb/s后,調制方案的選擇直接影響性能、能耗與頻譜利用率。PAM-4(四電平脈沖振幅調制)已成為高速以太網的主流行業標準,其實現NRZ(不歸零編碼)數據傳輸速率雙倍的同時卻無需提升波特率。速度的不斷提升加劇了PAM-4的噪聲問題和信號完整性難題,成為其性能瓶頸。PAM-6、PAM-8以及相干光學技術等替代方案逐漸受到關注,但這些方案在能效、復雜度和成本等方面各有利弊。數據中心網絡持續發展,架構師必須權衡性能需求與實施難題,做出明智選擇。
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下一代數據速率設計中的重要考量
傳統高速互聯依賴背板實現機架內連接,同時依靠可插拔光模塊覆蓋數據中心及更遠范圍,但當速率突破224Gb/s后,電氣信道的損耗問題日益突出,成為主要瓶頸。由此促使共封裝解決方案興起,實現光學和銅質互聯與交換機芯片的緊密結合。
共封裝銅互聯(CPC):CPC成為數據中心內短距離互聯(低于2千米)的有效方案。CPC通過減少高功率光轉換的依賴,有效降低延遲和能耗,提升信號完整性。與光學方案相比,CPC的傳輸距離較短,因而更適合機架內及近距離機架間的互聯需求。
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CPC方案實現示意圖
共封裝光學(CPO):CPO再度嶄露頭角,成為高速數據中心內互聯的優選方案。CPO將光學組件直接整合到ASIC基板上,減少了電氣損耗,顯著提升了能效表現。盡管如此,CPO的應用仍面臨熱量控制、集成難度及制造工藝等多重挑戰。
高速運行超過224Gb/s時,必須細致管理各項權衡因素。影響設計決策的關鍵因素包括:
能源效率:功耗成為新一代數據中心面臨的關鍵瓶頸。CPO與CPC技術降低單位比特功耗,成為傳統可插拔光模塊的理想替代選擇。
成本考量:共封裝解決方案的制造復雜,可能帶來額外成本壓力。隨著采用范圍擴大,規模經濟和產量改善將有助于成本的降低。
穩定性與維護性:共封裝方案帶來的一個問題是可能降低系統的維護便捷性。與支持熱插拔的傳統光模塊相比,CPO設計需整體更換模塊,運維難度顯著提升。
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CPO方案實現示意圖
224Gb/s速率的突破正推動數據中心互聯邁入轉型新紀元。CPC和CPO技術前景廣闊,而融合兩者的混合架構有望兼顧傳輸能力、功耗控制與成本效率。未來互聯技術的成敗,將高度依賴于在材料、散熱和封裝工藝上的持續創新。
超大規模企業與網絡設備商持續推動速度與能效的邊界,DCI的演進將深刻影響云計算、AI及全球互聯的發展方向。
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