Cáp và Kết Nối: Lựa Chọn DAC, AOC, AEC và Cáp Quang cho Trung Tâm Dữ Liệu AI 800G

Cập nhật ngày 11 tháng 12 năm 2025

Cập nhật tháng 12/2025: 800G đang trở thành tiêu chuẩn mặc định cho các dự án xây dựng AI mới với 1.6T đang trong giai đoạn thử nghiệm phát triển. Công nghệ AEC đạt 9 mét ở tốc độ 800G (demo OCP của Marvell/Infraeo), thu hẹp khoảng cách DAC-AOC với mức tiêu thụ điện năng thấp hơn 25-50% so với cáp quang. Cáp AOC NVIDIA LinkX được lắp đặt trong phần lớn các hệ thống HPC TOP500. Các form factor QSFP-DD800 và OSFP hỗ trợ PAM4 cho triển khai sản xuất.

Các trung tâm dữ liệu AI tạo sinh yêu cầu lượng cáp quang gấp mười lần so với cấu hình thông thường để hỗ trợ các cụm GPU và kết nối độ trễ thấp.¹ Cơ sở hạ tầng cáp kết nối switch 800G với hàng nghìn GPU quyết định liệu các tài nguyên tính toán đắt đỏ có đạt được hiệu suất sử dụng tối đa hay bị nghẽn cổ chai do kết nối mạng. Với việc 800G trở thành lựa chọn mặc định cho các dự án xây dựng trung tâm dữ liệu AI mới và 1.6T đã trong giai đoạn thử nghiệm phát triển, các quyết định lựa chọn cáp được đưa ra ngày hôm nay sẽ quyết định tính linh hoạt của cơ sở hạ tầng trong nhiều năm tới.²

Bối cảnh kết nối đã trở nên phức tạp hơn so với lựa chọn truyền thống giữa DAC và AOC. Active Electrical Cables (AEC) hiện đang thu hẹp khoảng cách giữa các giải pháp đồng và quang, đạt 9 mét trong khi tiêu thụ ít hơn 25-50% điện năng so với các giải pháp quang chủ động.³ Các form factor đã phát triển từ QSFP-DD sang OSFP, mỗi loại được tối ưu hóa cho các yêu cầu nhiệt và mật độ khác nhau. Các tổ chức triển khai cơ sở hạ tầng AI phải điều hướng các yêu cầu về khoảng cách, ngân sách điện năng, hạn chế làm mát và lộ trình nâng cấp qua các loại cáp mà mỗi loại đều xuất sắc trong các tình huống cụ thể.

DAC mang lại chi phí và độ trễ thấp nhất cho các kết nối ngắn

Cáp Direct Attach Copper (DAC) vẫn là lựa chọn tối ưu cho các kết nối trong rack khi khoảng cách cho phép. Các kết nối dựa trên đồng này không yêu cầu chuyển đổi quang điện, truyền tín hiệu trực tiếp với độ trễ bổ sung gần như bằng không.⁴ Cấu trúc đơn giản và độ tin cậy cao giúp giảm độ phức tạp vận hành đồng thời giữ chi phí thấp hơn đáng kể so với các giải pháp quang.

Sản phẩm DAC 800G sử dụng đóng gói QSFP-DD800 hoặc OSFP hỗ trợ công nghệ PAM4. DAC thụ động tiêu thụ gần như không có điện năng (dưới 0.15W), trong khi mức tiêu thụ điện của DAC chủ động vẫn thấp hơn nhiều so với module quang.⁵ Lợi thế về chi phí tích lũy theo quy mô, với các triển khai lớn tiết kiệm được số tiền đáng kể so với các giải pháp quang.

Hạn chế về khoảng cách giới hạn khả năng áp dụng của DAC. DAC thụ động đạt khoảng 3 mét ở tốc độ 800G, với DAC chủ động mở rộng lên 5 mét.⁶ Khi khoảng cách kết nối vượt quá các ngưỡng này, tổn thất truyền dẫn và tính không linh hoạt của cáp khiến DAC không thực tế.

Đặc điểm vật lý đặt ra các thách thức bổ sung. Cáp đồng dày hơn các giải pháp quang, với bán kính uốn cong lớn hơn và trọng lượng nặng hơn gây khó khăn cho các triển khai mật độ cao.⁷ Quản lý cáp trong các rack mật độ cao trở nên khó khăn hơn khi số lượng DAC tăng lên.

Các ứng dụng tốt nhất cho DAC bao gồm kết nối server-to-ToR (Top of Rack) switch trong rack, kết nối tốc độ cao giữa các server liền kề, và môi trường có độ nhạy cảm cao với độ trễ ở khoảng cách giới hạn.⁸ Kiến trúc cụm AI của Meta sử dụng cáp DAC cho các kết nối rack training switch đến GPU, chứng minh vai trò của công nghệ này trong cơ sở hạ tầng AI sản xuất.⁹

AOC mở rộng tầm với với hiệu suất quang học

Active Optical Cables (AOC) tích hợp các module chuyển đổi quang điện, chuyển đổi tín hiệu điện sang quang để truyền dẫn. Công nghệ này hỗ trợ khoảng cách truyền từ 30 đến 100 mét trong cấu hình 800G đồng thời duy trì đóng gói QSFP-DD800 hoặc OSFP.¹⁰

Các đặc tính hiệu suất ưu tiên AOC cho các kết nối khoảng cách trung bình. Trọng lượng nhẹ, tính linh hoạt xuất sắc và khả năng miễn nhiễm với nhiễu điện từ cho phép triển khai dày đặc hơn mà không ảnh hưởng đến hiệu suất.¹¹ Khả năng tản nhiệt tốt hơn so với các giải pháp đồng giúp quản lý tải nhiệt trong môi trường có mật độ GPU cao.

Mức tiêu thụ điện cao hơn DAC ở mức 1-2W mỗi cáp, nhưng vẫn có thể chấp nhận được cho khả năng khoảng cách được cung cấp.¹² Chi phí đạt khoảng 4 lần DAC cho các thông số tương tự, phản ánh các thành phần điện tử bên trong phức tạp hơn và các thành phần quang học.¹³

Cáp AOC 800G nhắm đến các ứng dụng mới nổi trong các trung tâm dữ liệu AI, cơ sở đào tạo machine learning và môi trường cloud hyperscale nơi nhu cầu băng thông vượt quá 400G.¹⁴ Công nghệ này lý tưởng cho các kết nối cụm GPU, kết nối giữa các hàng và môi trường đào tạo AI quy mô lớn yêu cầu cáp linh hoạt với khoảng cách truyền trung bình.¹⁵

Cáp AOC NVIDIA LinkX thể hiện tối ưu hóa dành riêng cho vendor cho các workload AI. Được thiết kế và sản xuất bởi LinkX Optics, các cáp này được lắp đặt trong phần lớn các hệ thống HPC TOP500.¹⁶ Các sản phẩm bao gồm các form factor QSFP hỗ trợ QDR đến NDR (400G) ở khoảng cách lên đến 150 mét, với 100% kiểm tra trong các hệ thống mạng và GPU NVIDIA thực tế đảm bảo tính toàn vẹn tín hiệu tối ưu.¹⁷

AEC thu hẹp khoảng cách DAC-AOC

Active Electrical Cables (AEC) đại diện cho giải pháp trung gian mới nổi giữa các giải pháp DAC và AOC. Công nghệ này tích hợp các chip retimer hoặc DSP bên trong cáp để tăng cường truyền tín hiệu, khuếch đại tín hiệu, cân bằng chúng và thực hiện khôi phục dữ liệu đồng hồ để giải quyết các thách thức truyền dẫn đồng.¹⁸

Khả năng khoảng cách vượt xa DAC đáng kể. AEC hỗ trợ độ dài cáp từ 2 đến 9 mét, cho phép kết nối đáng tin cậy qua các rack trong bố cục trung tâm dữ liệu dày đặc.¹⁹ Marvell và Infraeo đã trình diễn AEC 800G 9 mét tại OCP Global Summit 2025, cho phép kết nối đồng kéo dài bảy rack và đưa kiến trúc trung tâm dữ liệu tiến gần hơn đến thiết kế hệ thống AI quy mô toàn hàng.²⁰

Lợi thế hiệu quả năng lượng so với AOC rất đáng kể. AEC tiêu thụ ít hơn khoảng 20% điện năng so với các giải pháp quang đồng thời hỗ trợ 8 lane tín hiệu 106.25G-PAM4 cho lưu lượng 800G hai chiều.²¹ Tổng mức tiêu thụ điện khoảng 10W đại diện cho mức tiêu thụ thấp hơn 25-50% so với AOC, cải thiện luồng không khí và quản lý trọng lượng trong môi trường mật độ cao.²²

Định vị chi phí-hiệu suất khiến AEC hấp dẫn cho các triển khai lớn. Các cáp có chi phí thấp hơn AOC đồng thời cung cấp khả năng vượt quá DAC, mang lại đầu tư thông minh cho môi trường đòi hỏi băng thông cao.²³ Các nhà phân tích ngành tại 650 Group lưu ý rằng các hyperscaler cần các giải pháp với băng thông cao, điện năng thấp và chi phí thấp, định vị AEC là giải pháp tối ưu cho cơ sở hạ tầng AI tạo sinh.²⁴

Thị trường AEC dự kiến CAGR 28.2% đến năm 2031, đạt 1.257 tỷ USD khi công nghệ trở thành tiêu chuẩn trong các triển khai cụm AI.²⁵ Các vendor hàng đầu bao gồm Amphenol, TE Connectivity, Molex và Credo đầu tư vào các module thế hệ tiếp theo có khả năng 112Gbps mỗi lane mở rộng đến 224Gbps cho các hệ thống 800G và 1.6T.²⁶

Lựa chọn form factor OSFP so với QSFP-DD

Các form factor transceiver quyết định mật độ cổng switch, yêu cầu quản lý nhiệt và tính linh hoạt nâng cấp. Hai tiêu chuẩn cạnh tranh cho các triển khai 400G và 800G: OSFP và QSFP-DD.

OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) cung cấp form cơ học lớn hơn được tối ưu hóa cho các ứng dụng có công suất nhiệt cao. Thiết kế đáp ứng khả năng tiêu tán công suất lên đến 15-20W, hỗ trợ 8 lane gốc cho kết nối 400G và 800G.²⁷ OSFP xuất sắc trong các kết nối cụm AI thế hệ tiếp theo nơi độ tin cậy liên kết và quản lý điện năng quan trọng hơn các lo ngại về kích thước form factor.²⁸

Cấu hình OSFP 800G cổng đôi chứa 8 kênh tín hiệu điện với hai engine quang hoặc đồng 400Gbps ra hai cổng. Cánh tản nhiệt bổ sung hỗ trợ transceiver 17W, được chỉ định là sản phẩm "2x400G twin-port OSFP finned-top".²⁹

QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) cung cấp tính linh hoạt thông qua khả năng tương thích ngược. Các cổng QSFP-DD thường chạy cả module 400G và 800G, cho phép nâng cấp dần dần mà không cần thay switch.³⁰ Khả năng tương thích hoàn toàn với các tiêu chuẩn QSFP+, QSFP28 và QSFP56 cho phép lộ trình di chuyển liền mạch.³¹

QSFP-DD 400G vẫn là tiêu chuẩn được triển khai rộng rãi nhất trong môi trường Ethernet tập trung vào AI, đặc biệt trong các cụm GPU dựa trên NVIDIA.³² Form factor này chiếm ưu thế trong các mạng nâng cấp dần dần từ tốc độ thấp hơn.

Hướng dẫn lựa chọn phụ thuộc vào chiến lược triển khai. QSFP-DD phù hợp với các mạng nâng cấp từng bước, trong khi OSFP ưu tiên các triển khai mới ưu tiên khả năng mở rộng dài hạn hơn khả năng tương thích ngược.³³ Các tổ chức dự đoán mở rộng lên 1.6T nên ưu tiên kiến trúc OSFP để dễ dàng mở rộng trong tương lai.

Chiến lược cáp dựa trên khoảng cách

Lựa chọn cáp tối ưu tuân theo các yêu cầu khoảng cách trên topology trung tâm dữ liệu:

Kết nối trong rack (0-3m): DAC cung cấp chi phí thấp nhất, độ trễ thấp nhất và mức tiêu thụ điện thấp nhất. Sử dụng DAC thụ động khi khoảng cách cho phép, DAC chủ động khi điều hòa tín hiệu bổ sung mang lại lợi ích cho hiệu suất.

Kết nối rack liền kề (3-7m): AEC mở rộng lợi ích của đồng với khôi phục tín hiệu chủ động. Tiết kiệm 25-50% điện năng so với AOC tích lũy qua hàng nghìn kết nối trong các cụm GPU lớn.

Kết nối giữa các hàng (7-100m): AOC cung cấp tầm với cần thiết cho các kiến trúc spine-leaf kéo dài qua các sảnh dữ liệu. Các module multimode SR8/DR8 hỗ trợ khoảng cách đến 100 mét với đầu nối MTP/MPO.³⁴

Kết nối xuyên tòa nhà (100m-2km+): Cáp quang single-mode với các module FR4/LR4 cung cấp tầm với để kết nối các cụm qua các cơ sở. Lắp đặt SMF cho các liên kết core-backbone hoặc xuyên tòa nhà kế hoạch cho tăng trưởng băng thông tương lai.³⁵

Kết nối GPU server-to-leaf trong cấu hình ToR thường kéo dài 100-300 mét.³⁶ Các liên kết leaf-to-spine sử dụng interface 400G/800G kéo dài 300-800 mét qua các sảnh dữ liệu.³⁷ Phù hợp công nghệ cáp với yêu cầu khoảng cách tối ưu hóa chi phí đồng thời đảm bảo hiệu suất.

Danh mục NVIDIA LinkX đáp ứng mọi yêu cầu

Dòng sản phẩm LinkX cung cấp dòng kết nối hoàn chỉnh nhất trong ngành từ 10G đến 1600G trong giao thức Ethernet và EDR đến XDR trong giao thức InfiniBand.³⁸ Các sản phẩm đáp ứng mọi yêu cầu về khoảng cách và tốc độ cho cơ sở hạ tầng AI.

Sản phẩm 800G và 400G liên kết switch Quantum-2 InfiniBand và Spectrum-4 SN5600 Ethernet với adapter ConnectX-7, DPU BlueField-3 và hệ thống DGX H100.³⁹ Dòng sản phẩm bao gồm DAC đạt 3 mét, cáp đồng chủ động tuyến tính từ 3-5 mét, quang multimode đến 50 mét và quang single-mode đến 100 mét, 500 mét và 2 kilômét.⁴⁰

Hỗ trợ giao thức kép đơn giản hóa quản lý kho. Cáp và transceiver LinkX 100G-PAM4 hỗ trợ cả giao thức InfiniBand và Ethernet trong cùng thiết bị sử dụng cùng mã sản phẩm.⁴¹ Xác định giao thức xảy ra khi cắm vào switch Quantum-2 NDR InfiniBand hoặc Spectrum-4 Ethernet.

Đảm bảo chất lượng vượt quá tiêu chuẩn ngành. Ngoài tuân thủ IBTA, các cáp được chứng nhận LinkX trải qua 100% kiểm tra trong các hệ thống mạng và GPU NVIDIA thực tế đảm bảo tính toàn vẹn tín hiệu tối ưu và hiệu suất đầu cuối.⁴² Các yêu cầu kiểm tra vượt quá tiêu chuẩn ngành AOC Ethernet, đáp ứng mức chất lượng cấp siêu máy tính.

Bán kính uốn cong và quản lý cáp ở mật độ cao

Các triển khai mật độ cao yêu cầu chú ý cẩn thận đến định tuyến cáp và duy trì bán kính uốn cong. Uốn cong không đúng gây suy giảm tín hiệu và hư hỏng sợi quang vĩnh viễn làm giảm hiệu suất theo thời gian.

Hướng dẫn bán kính uốn cong tiêu chuẩn quy định cáp quang không bao giờ được uốn cong chặt hơn mười lần đường kính ngoài.⁴³ Các giai đoạn lắp đặt yêu cầu mức tối thiểu thận trọng hơn là hai mươi lần đường kính.⁴⁴ Biến đổi nhiệt độ, rung động và chuyển động thay đổi đặc tính uốn cong sợi quang, yêu cầu tăng 35% bán kính uốn cong trong môi trường rung động cao hoặc địa chấn.⁴⁵

Các tùy chọn sợi quang không nhạy cảm với uốn cong giảm các ràng buộc. Thông số ITU G.657 định nghĩa các sợi quang single-mode không nhạy cảm với uốn cong với bán kính uốn cong tối thiểu từ 5mm (G.657.B2) đến 10mm (G.657.A1), so với 30mm cho sợi quang G.652 tiêu chuẩn.⁴⁶ Tuy nhiên, các cáp trung tâm dữ liệu có số lượng sợi cao tạo ra các cấu trúc cứng không thể đạt được các bán kính chặt này về mặt vật lý mà không bị hư hỏng, khiến

[Nội dung bị cắt bớt để dịch]