สายเคเบิลและระบบเชื่อมต่อ: การเลือก DAC, AOC, AEC และไฟเบอร์สำหรับศูนย์ข้อมูล AI ระดับ 800G

อัปเดตเมื่อวันที่ 11 ธันวาคม 2025

อัปเดตเดือนธันวาคม 2025: 800G กลายเป็นมาตรฐานสำหรับการสร้างโครงสร้างพื้นฐาน AI ใหม่ โดย 1.6T อยู่ระหว่างการทดสอบพัฒนา เทคโนโลยี AEC สามารถรองรับระยะทาง 9 เมตรที่ความเร็ว 800G (การสาธิต Marvell/Infraeo OCP) เชื่อมช่องว่างระหว่าง DAC กับ AOC และใช้พลังงานน้อยกว่าออปติคัล 25-50% สายเคเบิล NVIDIA LinkX AOC ถูกติดตั้งในระบบ HPC TOP500 ส่วนใหญ่ รูปแบบ QSFP-DD800 และ OSFP รองรับ PAM4 สำหรับการใช้งานจริงในโปรดักชัน

ศูนย์ข้อมูล Generative AI ต้องการไฟเบอร์มากกว่าการติดตั้งทั่วไปถึงสิบเท่าเพื่อรองรับคลัสเตอร์ GPU และระบบเชื่อมต่อความหน่วงต่ำ¹ โครงสร้างพื้นฐานสายเคเบิลที่เชื่อมต่อสวิตช์ 800G กับ GPU หลายพันตัวเป็นตัวกำหนดว่าทรัพยากรประมวลผลราคาแพงจะถูกใช้งานได้เต็มประสิทธิภาพหรือจะติดคอขวดที่การเชื่อมต่อเครือข่าย เมื่อ 800G กลายเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับการสร้างศูนย์ข้อมูล AI ใหม่และ 1.6T อยู่ระหว่างการทดสอบพัฒนาแล้ว การตัดสินใจเลือกสายเคเบิลในวันนี้จะกำหนดความยืดหยุ่นของโครงสร้างพื้นฐานไปอีกหลายปี²

ภูมิทัศน์ของระบบเชื่อมต่อมีความซับซ้อนมากขึ้นกว่าทางเลือกระหว่าง DAC กับ AOC แบบดั้งเดิม Active Electrical Cables (AEC) ปัจจุบันเชื่อมช่องว่างระหว่างโซลูชันทองแดงและออปติคัล สามารถรองรับระยะทาง 9 เมตรในขณะที่ใช้พลังงานน้อยกว่าทางเลือกออปติคัลแอคทีฟ 25-50%³ รูปแบบต่างๆ พัฒนาจาก QSFP-DD ไปเป็น OSFP โดยแต่ละรูปแบบถูกปรับให้เหมาะสมสำหรับความต้องการด้านความร้อนและความหนาแน่นที่แตกต่างกัน องค์กรที่กำลังติดตั้งโครงสร้างพื้นฐาน AI ต้องพิจารณาข้อกำหนดด้านระยะทาง งบประมาณพลังงาน ข้อจำกัดด้านการระบายความร้อน และเส้นทางการอัปเกรดในแต่ละประเภทสายเคเบิลที่มีความเชี่ยวชาญในสถานการณ์เฉพาะ

DAC ให้ต้นทุนต่ำสุดและความหน่วงต่ำสุดสำหรับระยะสั้น

สายเคเบิล Direct Attach Copper (DAC) ยังคงเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการเชื่อมต่อภายในแร็คที่ระยะทางอนุญาต การเชื่อมต่อแบบทองแดงไม่ต้องการการแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นแสง ส่งสัญญาณโดยตรงโดยแทบไม่มีความหน่วงเพิ่มเติม⁴ โครงสร้างที่เรียบง่ายและความน่าเชื่อถือสูงลดความซับซ้อนในการดำเนินงานในขณะที่รักษาต้นทุนให้ต่ำกว่าทางเลือกออปติคัลอย่างมาก

ผลิตภัณฑ์ DAC 800G ใช้บรรจุภัณฑ์ QSFP-DD800 หรือ OSFP ที่รองรับเทคโนโลยี PAM4 DAC แบบพาสซีฟใช้พลังงานแทบไม่มี (ต่ำกว่า 0.15W) ในขณะที่การใช้พลังงานของ DAC แบบแอคทีฟยังคงต่ำกว่าโมดูลออปติคัลมาก⁵ ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนทวีคูณในขนาดใหญ่ โดยการติดตั้งขนาดใหญ่สามารถประหยัดได้มากเมื่อเทียบกับทางเลือกออปติคัล

ข้อจำกัดด้านระยะทางจำกัดการใช้งาน DAC DAC แบบพาสซีฟรองรับระยะทางประมาณ 3 เมตรที่ความเร็ว 800G โดย DAC แบบแอคทีฟขยายได้ถึง 5 เมตร⁶ เมื่อระยะทางการเชื่อมต่อเกินเกณฑ์เหล่านี้ การสูญเสียในการส่งสัญญาณและความไม่ยืดหยุ่นของสายเคเบิลทำให้ DAC ไม่เหมาะสม

ลักษณะทางกายภาพนำเสนอความท้าทายเพิ่มเติม สายเคเบิลทองแดงหนากว่าทางเลือกออปติคัล มีรัศมีการดัดโค้งที่ใหญ่กว่าและน้ำหนักมากกว่าทำให้การติดตั้งหนาแน่นยากลำบาก⁷ การจัดการสายเคเบิลในแร็คความหนาแน่นสูงยากขึ้นเมื่อจำนวน DAC เพิ่มขึ้น

การใช้งานที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ DAC ได้แก่ การเชื่อมต่อเซิร์ฟเวอร์กับสวิตช์ ToR (Top of Rack) ภายในแร็ค การเชื่อมต่อความเร็วสูงระหว่างเซิร์ฟเวอร์ที่อยู่ติดกัน และสภาพแวดล้อมที่มีความอ่อนไหวต่อความหน่วงอย่างมากในระยะทางจำกัด⁸ สถาปัตยกรรมคลัสเตอร์ AI ของ Meta ใช้สายเคเบิล DAC สำหรับการเชื่อมต่อสวิตช์การฝึกในแร็คกับ GPU แสดงให้เห็นบทบาทของเทคโนโลยีในโครงสร้างพื้นฐาน AI ที่ใช้งานจริง⁹

AOC ขยายระยะทางด้วยประสิทธิภาพออปติคัล

Active Optical Cables (AOC) รวมโมดูลแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นแสง แปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นออปติคัลเพื่อการส่งสัญญาณ เทคโนโลยีนี้รองรับระยะทางการส่งสัญญาณ 30 ถึง 100 เมตรในการกำหนดค่า 800G ในขณะที่ยังคงใช้บรรจุภัณฑ์ QSFP-DD800 หรือ OSFP¹⁰

ลักษณะประสิทธิภาพเอื้อต่อ AOC สำหรับการเชื่อมต่อระยะกลาง น้ำหนักเบา ความยืดหยุ่นดีเยี่ยม และภูมิคุ้มกันต่อการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าช่วยให้การติดตั้งหนาแน่นขึ้นโดยไม่มีการแลกเปลี่ยนประสิทธิภาพ¹¹ การระบายความร้อนที่ดีกว่าทางเลือกทองแดงช่วยจัดการภาระความร้อนในสภาพแวดล้อมที่มี GPU หนาแน่น

การใช้พลังงานสูงกว่า DAC ที่ 1-2W ต่อสายเคเบิล แต่ยังคงอยู่ในระดับที่ยอมรับได้สำหรับความสามารถด้านระยะทางที่มีให้¹² ต้นทุนอยู่ที่ประมาณ 4 เท่าของ DAC สำหรับข้อกำหนดที่คล้ายกัน สะท้อนถึงอิเล็กทรอนิกส์ภายในที่ซับซ้อนกว่าและส่วนประกอบออปติคัล¹³

สายเคเบิล AOC 800G มุ่งเป้าไปที่การใช้งานที่กำลังเกิดขึ้นในศูนย์ข้อมูล AI สถานที่ฝึก Machine Learning และสภาพแวดล้อมคลาวด์ระดับ Hyperscale ที่ความต้องการแบนด์วิดท์เกิน 400G¹⁴ เทคโนโลยีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่อคลัสเตอร์ GPU การเชื่อมต่อระหว่างแถว และสภาพแวดล้อมการฝึก AI ขนาดใหญ่ที่ต้องการการเดินสายที่ยืดหยุ่นในระยะทางการส่งสัญญาณปานกลาง¹⁵

สายเคเบิล NVIDIA LinkX AOC แสดงให้เห็นการปรับแต่งเฉพาะผู้จำหน่ายสำหรับภาระงาน AI ออกแบบและผลิตโดย LinkX Optics สายเคเบิลเหล่านี้ถูกติดตั้งในระบบ HPC TOP500 ส่วนใหญ่¹⁶ ผลิตภัณฑ์ครอบคลุมรูปแบบ QSFP ที่รองรับ QDR ถึง NDR (400G) ที่ระยะทางถึง 150 เมตร โดยมีการทดสอบ 100% ในระบบเครือข่ายและ GPU ของ NVIDIA จริงเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณมีความสมบูรณ์สูงสุด¹⁷

AEC เชื่อมช่องว่างระหว่าง DAC กับ AOC

Active Electrical Cables (AEC) เป็นตัวแทนของจุดกึ่งกลางที่กำลังเกิดขึ้นระหว่างโซลูชัน DAC และ AOC เทคโนโลยีนี้รวม retimer หรือชิป DSP ภายในสายเคเบิลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ โดยขยายสัญญาณ ปรับสมดุล และดำเนินการกู้คืนข้อมูลนาฬิกาเพื่อจัดการกับความท้าทายในการส่งสัญญาณทองแดง¹⁸

ความสามารถด้านระยะทางเกิน DAC อย่างมาก AEC รองรับความยาวสายเคเบิล 2 ถึง 9 เมตร ทำให้การเชื่อมต่อข้ามแร็คภายในเลย์เอาต์ศูนย์ข้อมูลหนาแน่นเป็นไปได้อย่างน่าเชื่อถือ¹⁹ Marvell และ Infraeo สาธิต AEC 800G ระยะ 9 เมตรที่ OCP Global Summit 2025 ทำให้การเชื่อมต่อทองแดงครอบคลุมเจ็ดแร็คและนำสถาปัตยกรรมศูนย์ข้อมูลเข้าใกล้การออกแบบระบบ AI ระดับแถวเต็มรูปแบบมากขึ้น²⁰

ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพพลังงานเหนือ AOC มีนัยสำคัญ AEC ใช้พลังงานน้อยกว่าทางเลือกออปติคัลประมาณ 20% ในขณะที่รองรับสัญญาณ 8 เลนของ 106.25G-PAM4 สำหรับทราฟฟิก 800G แบบสองทิศทาง²¹ การใช้พลังงานรวมประมาณ 10W แสดงถึงการใช้พลังงานที่ต่ำกว่า AOC 25-50% ปรับปรุงการไหลเวียนอากาศและการจัดการน้ำหนักในสภาพแวดล้อมความหนาแน่นสูง²²

การวางตำแหน่งคุณค่าต้นทุน-ประสิทธิภาพทำให้ AEC น่าสนใจสำหรับการติดตั้งขนาดใหญ่ สายเคเบิลมีต้นทุนต่ำกว่า AOC ในขณะที่ให้ความสามารถเกิน DAC นำเสนอการลงทุนที่ชาญฉลาดสำหรับสภาพแวดล้อมที่ต้องการแบนด์วิดท์สูง²³ นักวิเคราะห์อุตสาหกรรมจาก 650 Group สังเกตว่า Hyperscaler ต้องการโซลูชันที่มีแบนด์วิดท์สูง พลังงานต่ำ และต้นทุนต่ำ วางตำแหน่ง AEC เป็นโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโครงสร้างพื้นฐาน Generative AI²⁴

ตลาด AEC คาดการณ์ CAGR 28.2% จนถึงปี 2031 แตะ 1.257 พันล้านดอลลาร์เมื่อเทคโนโลยีกลายเป็นมาตรฐานในการติดตั้งคลัสเตอร์ AI²⁵ ผู้จำหน่ายชั้นนำรวมถึง Amphenol, TE Connectivity, Molex และ Credo ลงทุนในโมดูลรุ่นใหม่ที่สามารถรองรับ 112Gbps ต่อเลนและขยายไปสู่ 224Gbps สำหรับระบบ 800G และ 1.6T²⁶

การเลือกรูปแบบ OSFP กับ QSFP-DD

รูปแบบ Transceiver กำหนดความหนาแน่นพอร์ตสวิตช์ ข้อกำหนดการจัดการความร้อน และความยืดหยุ่นในการอัปเกรด มาตรฐานสองตัวแข่งขันกันสำหรับการติดตั้ง 400G และ 800G: OSFP และ QSFP-DD

OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) ให้รูปแบบเชิงกลที่ใหญ่กว่าซึ่งปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่มีความจุความร้อนสูง การออกแบบรองรับการกระจายพลังงานถึง 15-20W รองรับ 8x เลนแบบเนทีฟสำหรับการเชื่อมต่อ 400G และ 800G²⁷ OSFP เป็นเลิศในการเชื่อมต่อคลัสเตอร์ AI รุ่นใหม่ที่ความน่าเชื่อถือของลิงก์และการจัดการพลังงานสำคัญกว่าความกังวลเรื่องขนาดรูปแบบ²⁸

การกำหนดค่า OSFP 800G แบบพอร์ตคู่บรรจุ 8 ช่องสัญญาณไฟฟ้าพร้อมเอนจินออปติคัลหรือทองแดง 400Gbps สองตัวออกไปสองพอร์ต ครีบระบายความร้อนเพิ่มเติมรองรับ transceiver 17W กำหนดเป็นผลิตภัณฑ์ "2x400G twin-port OSFP finned-top"²⁹

QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) นำเสนอความยืดหยุ่นผ่านความเข้ากันได้ย้อนหลัง พอร์ต QSFP-DD โดยทั่วไปรองรับทั้งโมดูล 400G และ 800G ทำให้การอัปเกรดแบบค่อยเป็นค่อยไปเป็นไปได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนสวิตช์³⁰ ความเข้ากันได้เต็มรูปแบบกับมาตรฐาน QSFP+, QSFP28 และ QSFP56 ทำให้เส้นทางการย้ายระบบราบรื่น³¹

QSFP-DD 400G ยังคงเป็นมาตรฐานที่ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายที่สุดในสภาพแวดล้อม Ethernet ที่เน้น AI โดยเฉพาะภายในคลัสเตอร์ GPU ที่ใช้ NVIDIA³² รูปแบบนี้ครองตลาดในเครือข่ายที่อัปเกรดแบบค่อยเป็นค่อยไปจากความเร็วที่ต่ำกว่า

คำแนะนำการเลือกขึ้นอยู่กับกลยุทธ์การติดตั้ง QSFP-DD เหมาะกับเครือข่ายที่อัปเกรดทีละขั้น ในขณะที่ OSFP เอื้อต่อการติดตั้งใหม่ที่ให้ความสำคัญกับการขยายระยะยาวมากกว่าความเข้ากันได้ย้อนหลัง³³ องค์กรที่คาดว่าจะขยายไปสู่ 1.6T ควรเลือกสถาปัตยกรรม OSFP เพื่อการขยายในอนาคตที่ง่ายขึ้น

กลยุทธ์สายเคเบิลตามระยะทาง

การเลือกสายเคเบิลที่เหมาะสมที่สุดเป็นไปตามข้อกำหนดระยะทางทั่วทั้งโทโพโลยีศูนย์ข้อมูล:

การเชื่อมต่อภายในแร็ค (0-3 เมตร): DAC ให้ต้นทุนต่ำสุด ความหน่วงต่ำสุด และการใช้พลังงานต่ำสุด ใช้ DAC แบบพาสซีฟเมื่อระยะทางอนุญาต DAC แบบแอคทีฟเมื่อการปรับสภาพสัญญาณเพิ่มเติมให้ประโยชน์ด้านประสิทธิภาพ

การเชื่อมต่อแร็คที่อยู่ติดกัน (3-7 เมตร): AEC ขยายประโยชน์ของทองแดงด้วยการฟื้นฟูสัญญาณแบบแอคทีฟ การประหยัดพลังงาน 25-50% เมื่อเทียบกับ AOC ทวีคูณเมื่อมีการเชื่อมต่อหลายพันจุดในคลัสเตอร์ GPU ขนาดใหญ่

การเชื่อมต่อระหว่างแถว (7-100 เมตร): AOC ให้ระยะทางที่ต้องการสำหรับสถาปัตยกรรม spine-leaf ที่ครอบคลุมห้องข้อมูล โมดูล SR8/DR8 มัลติโหมดรองรับระยะทางถึง 100 เมตรพร้อมตัวเชื่อมต่อ MTP/MPO³⁴

การเชื่อมต่อข้ามอาคาร (100 เมตร-2 กม.+): ไฟเบอร์ซิงเกิลโหมดพร้อมโมดูล FR4/LR4 ให้ระยะทางสำหรับการเชื่อมต่อคลัสเตอร์ข้ามสถานที่ ติดตั้ง SMF สำหรับลิงก์ core-backbone หรือข้ามอาคารที่วางแผนสำหรับการเติบโตของแบนด์วิดท์ในอนาคต³⁵

การเชื่อมต่อ GPU เซิร์ฟเวอร์-ถึง-leaf ในการกำหนดค่า ToR โดยทั่วไปครอบคลุม 100-300 เมตร³⁶ ลิงก์ Leaf-to-spine ที่ใช้อินเทอร์เฟซ 400G/800G ครอบคลุม 300-800 เมตรทั่วห้องข้อมูล³⁷ การจับคู่เทคโนโลยีสายเคเบิลกับข้อกำหนดระยะทางช่วยปรับต้นทุนให้เหมาะสมในขณะที่รับประกันประสิทธิภาพ

กลุ่มผลิตภัณฑ์ NVIDIA LinkX ครอบคลุมทุกความต้องการ

กลุ่มผลิตภัณฑ์ LinkX ให้สายการเชื่อมต่อที่สมบูรณ์ที่สุดในอุตสาหกรรมครอบคลุม 10G ถึง 1600G ในโปรโตคอล Ethernet และ EDR ถึง XDR ในโปรโตคอล InfiniBand³⁸ ผลิตภัณฑ์ตอบสนองทุกข้อกำหนดด้านระยะทางและความเร็วสำหรับโครงสร้างพื้นฐาน AI

ผลิตภัณฑ์ 800G และ 400G เชื่อมต่อสวิตช์ Quantum-2 InfiniBand และ Spectrum-4 SN5600 Ethernet กับอะแดปเตอร์ ConnectX-7, DPU BlueField-3 และระบบ DGX H100³⁹ สายผลิตภัณฑ์รวมถึง DAC ที่รองรับ 3 เมตร สายทองแดงแอคทีฟเชิงเส้น 3-5 เมตร ออปติกส์มัลติโหมดถึง 50 เมตร และออปติกส์ซิงเกิลโหมดถึง 100 เมตร 500 เมตร และ 2 กิโลเมตร⁴⁰

การรองรับโปรโตคอลคู่ ทำให้การจัดการสินค้าคงคลังง่ายขึ้น สายเคเบิลและ transceiver LinkX 100G-PAM4 รองรับทั้งโปรโตคอล InfiniBand และ Ethernet ในอุปกรณ์เดียวกันโดยใช้หมายเลขชิ้นส่วนเดียวกัน⁴¹ การกำหนดโปรโตคอลเกิดขึ้นเมื่อเสียบเข้ากับสวิตช์ Quantum-2 NDR InfiniBand หรือ Spectrum-4 Ethernet

การรับประกันคุณภาพ เกินมาตรฐานอุตสาหกรรม นอกเหนือจากการปฏิบัติตาม IBTA สายเคเบิลที่ได้รับการรับรอง LinkX ผ่านการทดสอบ 100% ในระบบเครือข่ายและ GPU ของ NVIDIA จริงเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณมีความสมบูรณ์และประสิทธิภาพแบบ end-to-end สูงสุด⁴² ข้อกำหนดการทดสอบเกินมาตรฐานอุตสาหกรรม AOC Ethernet ตรงตามระดับคุณภาพสำหรับซูเปอร์คอมพิวเตอร์

รัศมีการดัดโค้งและการจัดการสายเคเบิลในความหนาแน่นสูง

การติดตั้งความหนาแน่นสูงต้องการความใส่ใจอย่างรอบคอบในการเดินสายเคเบิลและการรักษารัศมีการดัดโค้ง การดัดที่ไม่เหมาะสมทำให้เกิดการลดทอนสัญญาณและความเสียหายถาวรของไฟเบอร์ที่ลดประสิทธิภาพเมื่อเวลาผ่านไป

แนวทางรัศมีการดัดโค้งมาตรฐานระบุว่าสายเคเบิลไฟเบอร์ไม่ควรดัดแน่นกว่าสิบเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก⁴³ ขั้นตอนการติดตั้งต้องการค่าต่ำสุดที่อนุรักษ์นิยมกว่าที่ยี่สิบเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลาง⁴⁴ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การสั่นสะเทือน และการเคลื่อนไหวเปลี่ยนลักษณะการดัดโค้งของไฟเบอร์ ต้องเพิ่มรัศมีการดัดโค้ง 35% ในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนสูงหรือแผ่นดินไหว⁴⁵

ตัวเลือกไฟเบอร์ต้านทานการดัดโค้งลดข้อจำกัด ข้อกำหนด ITU G.657 กำหนดไฟเบอร์ซิงเกิลโหมดต้านทานการดัดโค้งที่มีรัศมีการดัดโค้งต่ำสุดตั้งแต่ 5 มม. (G.657.B2) ถึง 10 มม. (G.657.A1) เมื่อเทียบกับ 30 มม. สำหรับไฟเบอร์ G.652 มาตรฐาน⁴⁶ อย่างไรก็ตาม สายเคเบิลศูนย์ข้อมูลที่มีจำนวนไฟเบอร์สูงสร้างโครงสร้างที่แข็งซึ่งไม่สามารถทำรัศมีที่แน่นเหล่านี้ได้ในทางกายภาพโดยไม่เกิดความเสียหาย ทำให้

[เนื้อหาถูกตัดทอนสำหรับการแปล]