數(shù)據(jù)中心互聯(lián)“卡脖子”？突破224G后，安費(fèi)諾帶你看技術(shù)新方向

  數(shù)據(jù)需求增長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心不斷演化。探索突破224G之后的技術(shù)圖景，了解新一代互聯(lián)方案將如何改變未來(lái)的連接方式。

  數(shù)據(jù)消耗與處理需求高速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)(DCI)面臨前所未有的加速挑戰(zhàn)。業(yè)界逐步邁向224Gb/s以上速率，高效可靠、更具擴(kuò)展性及兼顧性能與成本的技術(shù)架構(gòu)正加速落地。

  定義下一代數(shù)據(jù)速率之路面臨重重挑戰(zhàn)

  速率突破224Gb/s后，調(diào)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(diào)制)已成為高速以太網(wǎng)的主流行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)現(xiàn)NRZ(不歸零編碼)數(shù)據(jù)傳輸速率雙倍的同時(shí)卻無(wú)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(hào)完整性難題，成為其性能瓶頸。PAM-6、PAM-8以及相干光學(xué)技術(shù)等替代方案逐漸受到關(guān)注，但這些方案在能效、復(fù)雜度和成本等方面各有利弊。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展，架構(gòu)師必須權(quán)衡性能需求與實(shí)施難題，做出明智選擇。

  下一代數(shù)據(jù)速率設(shè)計(jì)中的重要考量

  傳統(tǒng)高速互聯(lián)依賴背板實(shí)現(xiàn)機(jī)架內(nèi)連接，同時(shí)依靠可插拔光模塊覆蓋數(shù)據(jù)中心及更遠(yuǎn)范圍，但當(dāng)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(shí)現(xiàn)光學(xué)和銅質(zhì)互聯(lián)與交換機(jī)芯片的緊密結(jié)合。共封裝銅互聯(lián)(CPC)：CPC成為數(shù)據(jù)中心內(nèi)短距離互聯(lián)(低于2千米)的有效方案。CPC通過減少高功率光轉(zhuǎn)換的依賴，有效降低延遲和能耗，提升信號(hào)完整性。與光學(xué)方案相比，CPC的傳輸距離較短，因而更適合機(jī)架內(nèi)及近距離機(jī)架間的互聯(lián)需求。

CPC方案實(shí)現(xiàn)示意圖

  共封裝光學(xué)(CPO)：CPO再度嶄露頭角，成為高速數(shù)據(jù)中心內(nèi)互聯(lián)的優(yōu)選方案。CPO將光學(xué)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(xiàn)。盡管如此，CPO的應(yīng)用仍面臨熱量控制、集成難度及制造工藝等多重挑戰(zhàn)。高速運(yùn)行超過224Gb/s時(shí)，必須細(xì)致管理各項(xiàng)權(quán)衡因素。影響設(shè)計(jì)決策的關(guān)鍵因素包括：

  能源效率：功耗成為新一代數(shù)據(jù)中心面臨的關(guān)鍵瓶頸。CPO與CPC技術(shù)降低單位比特功耗，成為傳統(tǒng)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(fù)雜，可能帶來(lái)額外成本壓力。隨著采用范圍擴(kuò)大，規(guī)模經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)量改善將有助于成本的降低。

  穩(wěn)定性與維護(hù)性：共封裝方案帶來(lái)的一個(gè)問題是可能降低系統(tǒng)的維護(hù)便捷性。與支持熱插拔的傳統(tǒng)光模塊相比，CPO設(shè)計(jì)需整體更換模塊，運(yùn)維難度顯著提升。

  CPO方案實(shí)現(xiàn)示意圖

  224Gb/s速率的突破正推動(dòng)數(shù)據(jù)中心互聯(lián)邁入轉(zhuǎn)型新紀(jì)元。CPC和CPO技術(shù)前景廣闊，而融合兩者的混合架構(gòu)有望兼顧傳輸能力、功耗控制與成本效率。未來(lái)互聯(lián)技術(shù)的成敗，將高度依賴于在材料、散熱和封裝工藝上的持續(xù)創(chuàng)新。超大規(guī)模企業(yè)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商持續(xù)推動(dòng)速度與能效的邊界，DCI的演進(jìn)將深刻影響云計(jì)算、AI及全球互聯(lián)的發(fā)展方向。