Кабелі та з'єднувачі: вибір DAC, AOC, AEC та оптоволокна для центрів обробки даних ШІ на 800G

Оновлено 11 грудня 2025 року

Оновлення за грудень 2025 року: 800G стає стандартом для нових розгортань ШІ, а 1.6T вже проходить випробування. Технологія AEC досягає 9 метрів при 800G (демонстрація Marvell/Infraeo на OCP), заповнюючи прогалину між DAC та AOC зі споживанням енергії на 25-50% меншим, ніж у оптичних рішень. Кабелі NVIDIA LinkX AOC встановлені в більшості систем HPC зі списку TOP500. Форм-фактори QSFP-DD800 та OSFP підтримують PAM4 для виробничих розгортань.

Центри обробки даних генеративного ШІ потребують у десять разів більше оптоволокна, ніж звичайні конфігурації, для підтримки кластерів GPU та з'єднань із низькою затримкою.¹ Кабельна інфраструктура, що з'єднує комутатори 800G із тисячами GPU, визначає, чи досягнуть дорогі обчислювальні ресурси повного використання, чи стануть вузьким місцем через мережеве підключення. Оскільки 800G стає типовим вибором для нових розгортань центрів обробки даних ШІ, а 1.6T вже проходить випробування, рішення щодо вибору кабелів, прийняті сьогодні, визначають гнучкість інфраструктури на роки вперед.²

Ландшафт з'єднувачів став складнішим за традиційний вибір між DAC та AOC. Активні електричні кабелі (AEC) тепер заповнюють прогалину між мідними та оптичними рішеннями, досягаючи 9 метрів при споживанні енергії на 25-50% меншому, ніж у активних оптичних альтернатив.³ Форм-фактори еволюціонували від QSFP-DD до OSFP, кожен оптимізований для різних вимог до терморегуляції та щільності розміщення. Організації, що розгортають інфраструктуру ШІ, повинні враховувати вимоги до відстані, енергетичні бюджети, обмеження охолодження та шляхи модернізації для різних типів кабелів, кожен з яких найкраще підходить для конкретних сценаріїв.

DAC забезпечує найнижчу вартість та затримку для коротких з'єднань

Кабелі прямого мідного підключення (DAC) залишаються оптимальним вибором для з'єднань усередині стійки, де це дозволяє відстань. Мідні з'єднувачі не потребують фотоелектричного перетворення, передаючи сигнали безпосередньо практично без додаткової затримки.⁴ Проста конструкція та висока надійність зменшують операційну складність, водночас підтримуючи вартість значно нижчою за оптичні альтернативи.

Продукти 800G DAC використовують корпуси QSFP-DD800 або OSFP з підтримкою технології PAM4. Пасивний DAC споживає практично нульову потужність (менше 0,15 Вт), тоді як споживання активного DAC залишається значно нижчим, ніж у оптичних модулів.⁵ Перевага у вартості зростає зі збільшенням масштабу, з великими розгортаннями, що економлять значні суми порівняно з оптичними альтернативами.

Обмеження відстані звужують сферу застосування DAC. Пасивний DAC досягає приблизно 3 метрів на швидкостях 800G, активний DAC — до 5 метрів.⁶ Коли відстані з'єднання перевищують ці порогові значення, втрати при передачі та негнучкість кабелю роблять DAC непрактичним.

Фізичні характеристики створюють додаткові труднощі. Мідні кабелі товстіші за оптичні альтернативи, з більшим радіусом згину та більшою вагою, що ускладнює щільні розгортання.⁷ Управління кабелями у стійках високої щільності стає складнішим зі збільшенням кількості DAC.

Найкращі застосування DAC включають з'єднання сервер-ToR (Top of Rack) комутатор усередині стійок, високошвидкісне з'єднання між сусідніми серверами та середовища з екстремальною чутливістю до затримки на обмежених відстанях.⁸ Архітектура кластера ШІ Meta використовує кабелі DAC для з'єднань комутатора навчання стійки з GPU, демонструючи роль цієї технології у виробничій інфраструктурі ШІ.⁹

AOC розширює охоплення з оптичною продуктивністю

Активні оптичні кабелі (AOC) інтегрують модулі фотоелектричного перетворення, конвертуючи електричні сигнали в оптичні для передачі. Технологія підтримує відстані передачі від 30 до 100 метрів у конфігураціях 800G, зберігаючи корпуси QSFP-DD800 або OSFP.¹⁰

Характеристики продуктивності сприяють використанню AOC для з'єднань середньої дальності. Мала вага, відмінна гнучкість та несприйнятливість до електромагнітних перешкод забезпечують щільніші розгортання без компромісів у продуктивності.¹¹ Краще відведення тепла, ніж у мідних альтернатив, допомагає керувати тепловими навантаженнями в середовищах із високою щільністю GPU.

Споживання енергії вище, ніж у DAC — 1-2 Вт на кабель, але залишається прийнятним для наданих можливостей по відстані.¹² Вартість досягає приблизно 4-кратної вартості DAC для аналогічних специфікацій, що відображає складнішу внутрішню електроніку та оптичні компоненти.¹³

Кабелі 800G AOC призначені для нових застосувань у центрах обробки даних ШІ, об'єктах машинного навчання та гіперскейл хмарних середовищах, де вимоги до пропускної здатності перевищують 400G.¹⁴ Технологія ідеально підходить для з'єднань кластерів GPU, міжрядних з'єднань та великомасштабних середовищ навчання ШІ, що потребують гнучкого кабелювання з середніми відстанями передачі.¹⁵

Кабелі NVIDIA LinkX AOC демонструють оптимізацію для робочих навантажень ШІ від конкретного постачальника. Розроблені та виготовлені LinkX Optics, ці кабелі встановлені в більшості систем HPC зі списку TOP500.¹⁶ Продукти охоплюють форм-фактори QSFP, що підтримують від QDR до NDR (400G) на відстанях до 150 метрів, зі 100% тестуванням в реальних мережевих системах та системах GPU NVIDIA, що забезпечує оптимальну цілісність сигналу.¹⁷

AEC заповнює прогалину між DAC та AOC

Активні електричні кабелі (AEC) представляють нову золоту середину між рішеннями DAC та AOC. Технологія інтегрує чіпи ретаймера або DSP всередині кабелів для покращення передачі сигналу, підсилюючи сигнали, вирівнюючи їх та виконуючи відновлення тактових даних для вирішення проблем мідної передачі.¹⁸

Можливості по відстані значно перевищують DAC. AEC підтримує довжини кабелів від 2 до 9 метрів, забезпечуючи надійні з'єднання між стійками у щільних конфігураціях центрів обробки даних.¹⁹ Marvell та Infraeo продемонстрували 9-метровий 800G AEC на OCP Global Summit 2025, забезпечуючи мідні з'єднання, що охоплюють сім стійок, і наближаючи архітектуру центру обробки даних до повнорядної системи проектування ШІ.²⁰

Переваги енергоефективності над AOC є суттєвими. AEC споживає приблизно на 20% менше енергії, ніж оптичні альтернативи, підтримуючи 8 ліній сигналізації 106,25G-PAM4 для двонаправленого трафіку 800G.²¹ Загальне споживання енергії приблизно 10 Вт представляє на 25-50% менше споживання, ніж AOC, покращуючи повітряний потік та управління вагою в середовищах високої щільності.²²

Позиціонування за співвідношенням ціна-продуктивність робить AEC привабливим для великих розгортань. Кабелі коштують менше, ніж AOC, надаючи можливості, що перевищують DAC, пропонуючи розумну інвестицію для середовищ, що вимагають високої пропускної здатності.²³ Галузеві аналітики з 650 Group зазначають, що гіперскейлерам потрібні рішення з високою пропускною здатністю, низьким енергоспоживанням та низькою вартістю, позиціонуючи AEC як оптимальне рішення для інфраструктури генеративного ШІ.²⁴

Прогнозується зростання ринку AEC на 28,2% CAGR до 2031 року, досягаючи $1,257 мільярда, оскільки технологія стає стандартом у розгортаннях кластерів ШІ.²⁵ Провідні постачальники, включаючи Amphenol, TE Connectivity, Molex та Credo, інвестують у модулі наступного покоління, здатні масштабуватися від 112 Гбіт/с на лінію до 224 Гбіт/с для систем 800G та 1.6T.²⁶

Вибір форм-фактора OSFP проти QSFP-DD

Форм-фактори трансиверів визначають щільність портів комутатора, вимоги до управління теплом та гнучкість модернізації. Два стандарти конкурують за розгортання 400G та 800G: OSFP та QSFP-DD.

OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) забезпечує більший механічний форм-фактор, оптимізований для застосувань з високою тепловою потужністю. Конструкція витримує розсіювання потужності до 15-20 Вт, підтримуючи нативні 8 ліній для з'єднання 400G та 800G.²⁷ OSFP відмінно підходить для з'єднань кластерів ШІ наступного покоління, де надійність з'єднання та управління потужністю важливіші за розмір форм-фактора.²⁸

Конфігурації OSFP 800G з двома портами містять 8 каналів електричної сигналізації з двома оптичними або мідними двигунами 400 Гбіт/с, що виходять на два порти. Додаткові охолоджувальні ребра підтримують трансивери 17 Вт, що позначаються як продукти «2x400G twin-port OSFP finned-top».²⁹

QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) пропонує гнучкість завдяки зворотній сумісності. Порти QSFP-DD зазвичай підтримують модулі як 400G, так і 800G, забезпечуючи поступову модернізацію без заміни комутатора.³⁰ Повна сумісність зі стандартами QSFP+, QSFP28 та QSFP56 забезпечує безперешкодні шляхи міграції.³¹

QSFP-DD 400G залишається найбільш широко розгорнутим стандартом у Ethernet-середовищах, орієнтованих на ШІ, особливо в кластерах GPU на базі NVIDIA.³² Форм-фактор домінує в мережах, що поступово модернізуються з нижчих швидкостей.

Рекомендації щодо вибору залежать від стратегії розгортання. QSFP-DD підходить для мереж, що модернізуються поетапно, тоді як OSFP сприяє новим розгортанням, що надають пріоритет довгостроковій масштабованості над зворотною сумісністю.³³ Організаціям, що планують розширення до 1.6T, слід віддавати перевагу архітектурі OSFP для легшого майбутнього масштабування.

Стратегія вибору кабелів на основі відстані

Оптимальний вибір кабелів відповідає вимогам до відстані у топології центру обробки даних:

З'єднання всередині стійки (0-3 м): DAC забезпечує найнижчу вартість, найнижчу затримку та найнижче енергоспоживання. Використовуйте пасивний DAC, де дозволяє відстань, активний DAC — коли додаткове кондиціонування сигналу покращує продуктивність.

З'єднання сусідніх стійок (3-7 м): AEC розширює переваги міді з активним відновленням сигналу. Економія енергії 25-50% порівняно з AOC накопичується при тисячах з'єднань у великих кластерах GPU.

Міжрядні з'єднання (7-100 м): AOC забезпечує охоплення, необхідне для архітектур spine-leaf, що охоплюють зали даних. Багатомодові модулі SR8/DR8 підтримують відстані до 100 метрів з роз'ємами MTP/MPO.³⁴

Міжбудівельні з'єднання (100 м-2 км+): Одномодове волокно з модулями FR4/LR4 забезпечує охоплення для з'єднання кластерів між об'єктами. Встановлюйте SMF для магістральних або міжбудівельних з'єднань, плануючи майбутнє зростання пропускної здатності.³⁵

З'єднання сервер-до-leaf GPU у конфігураціях ToR зазвичай охоплюють 100-300 метрів.³⁶ З'єднання leaf-to-spine з інтерфейсами 400G/800G охоплюють 300-800 метрів у залах даних.³⁷ Відповідність кабельної технології вимогам до відстані оптимізує вартість, забезпечуючи продуктивність.

Портфоліо NVIDIA LinkX охоплює всі вимоги

Сімейство продуктів LinkX забезпечує найповнішу в галузі лінійку з'єднувачів від 10G до 1600G у протоколах Ethernet та від EDR до XDR у протоколах InfiniBand.³⁸ Продукти задовольняють усі вимоги до відстані та швидкості для інфраструктури ШІ.

Продукти 800G та 400G з'єднують комутатори Quantum-2 InfiniBand та Spectrum-4 SN5600 Ethernet з адаптерами ConnectX-7, DPU BlueField-3 та системами DGX H100.³⁹ Лінійка продуктів включає DAC до 3 метрів, лінійні активні мідні кабелі від 3-5 метрів, багатомодову оптику до 50 метрів та одномодову оптику до 100 метрів, 500 метрів та 2 кілометрів.⁴⁰

Підтримка двох протоколів спрощує управління запасами. Кабелі та трансивери LinkX 100G-PAM4 підтримують протоколи InfiniBand та Ethernet в одному пристрої з ідентичними номерами деталей.⁴¹ Визначення протоколу відбувається при вставці в комутатори Quantum-2 NDR InfiniBand або Spectrum-4 Ethernet.

Забезпечення якості перевищує галузеві стандарти. Окрім відповідності IBTA, кабелі з сертифікацією LinkX проходять 100% тестування в реальних мережевих системах та системах GPU NVIDIA, забезпечуючи оптимальну цілісність сигналу та наскрізну продуктивність.⁴² Вимоги до тестування перевищують галузеві стандарти Ethernet AOC, відповідаючи рівням якості для суперкомп'ютерів.

Радіус згину та управління кабелями при високій щільності

Розгортання високої щільності вимагають уважного ставлення до прокладання кабелів та дотримання радіуса згину. Неправильний згин спричиняє затухання сигналу та постійне пошкодження волокна, що з часом погіршує продуктивність.

Стандартні рекомендації щодо радіуса згину вказують, що оптоволоконні кабелі ніколи не повинні згинатися тісніше, ніж у десять разів від зовнішнього діаметра.⁴³ Фази встановлення вимагають більш консервативних мінімумів у двадцять разів від діаметра.⁴⁴ Коливання температури, вібрація та рух змінюють характеристики згину волокна, вимагаючи збільшення радіуса згину на 35% у середовищах з високою вібрацією або сейсмічною активністю.⁴⁵

Варіанти волокна, нечутливого до згину, зменшують обмеження. Специфікація ITU G.657 визначає одномодові волокна, нечутливі до згину, з мінімальними радіусами згину від 5 мм (G.657.B2) до 10 мм (G.657.A1), порівняно з 30 мм для стандартного волокна G.652.⁴⁶ Однак кабелі центрів обробки даних з великою кількістю волокон створюють жорсткі конструкції, які фізично не можуть досягти цих малих радіусів без пошкодження, роб

[Контент скорочено для перекладу]