Alles, was Sie über 1.6T DAC-Kabel wissen sollten

Mit der weit verbreiteten Einführung von KI werden 1.6T DACs zunehmend nachgefragt. Da das Trainingsvolumen großer KI-Modelle weiter zunimmt, hat die Wachstumsrate des Intranet-Datenverkehrs in Rechenzentren das Wachstumsniveau der traditionellen Cloud-Computing-Ära vollständig übertroffen. Für moderne GPU-Computing-Cluster ist die Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikation zwischen Knoten zu einem entscheidenden Engpass geworden und nicht mehr nur auf die Rechenleistungsfähigkeit einer einzelnen GPU-Karte beschränkt. Vor diesem Hintergrund entwickeln sich Netzwerkarchitekturen in Rechenzentren stetig von 400G und 800G hin zu 1.6T-Hochbandbreitenarchitekturen. Insbesondere in der InfiniBand XDR-Netzwerkarchitektur haben die Anforderungen an extrem hohe Bandbreite, extrem niedrige Latenz und hochdichte Bereitstellung neue Standards für die zugrunde liegenden Interconnect-Übertragungslösungen gesetzt. Im Vergleich zu herkömmlichen optischen Modullösungen sind 1.6T DACs mit ihren Vorteilen eines niedrigen Stromverbrauchs, geringer Latenz und hoher Kosteneffizienz zur bevorzugten Kurzstrecken-Interconnect-Lösung für KI-Computing-Cluster geworden.

Was ist ein 1.6T DAC

A 1.6T DAC ist eine High-Speed-Kupfer-Direktverbindungslösung, die hauptsächlich für kurze Rackmount-Verbindungen zwischen Switches, GPU-Servern und Speicherknoten verwendet wird. Im Gegensatz zu optischen Modulen benötigen DACs keine fotoelektrische Umwandlung; sie übertragen Hochgeschwindigkeits-Elektrosignale direkt über Kupferkabel. Aufgrund ihrer einfacheren Struktur, ohne optische Chips und fotoelektrische Umwandlung, bietet sie einen geringeren Stromverbrauch und eine geringere Latenz.

Mainstream-1.6T-DACs basieren typischerweise auf einem OSFP224-Gehäusedesign, verwenden eine Twin-Port-2x-800G-Architektur und PAM4-Modulation. Intern erreicht er eine Gesamtbandbreite von 1.6Tbps über mehrere 200Gbps-PAM4-Elektrokanäle. Das bedeutet, dass ein einzelner 1.6T-DAC die Datenübertragung leisten kann, die früher mehrere Hochgeschwindigkeitskabel erforderten. Für KI-Rechenzentren reduziert diese hochdichte Bereitstellung die Komplexität der Rack-Verkabelung erheblich, verbessert gleichzeitig die Auslastung der Switch-Ports und senkt die gesamten Betriebskosten.

Warum ist die 1.6T Engine auf Active DAC angewiesen

In 25G- und 100G-Netzwerkanwendungen können passive DACs die Anforderungen der meisten Übertragungsszenarien über kurze Distanzen erfüllen. Wenn jedoch die Einzelkanalraten auf 200Gbps steigen, werden die Einschränkungen herkömmlicher passiver Kupferkabel deutlich, und die Integrität der Signalübertragung steht vor Herausforderungen.

In Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsübertragungsszenarien werden Übertragungsfehler wie Einfügedämpfung, Intersymbolinterferenz, Signaljitter und Nahnebensprechen weiter verstärkt. Daher werden aktive DACs eingesetzt, um bei 200G und höheren Geschwindigkeiten Übertragungsstabilität und Signalqualität sicherzustellen. Aktive DACs integrieren Einheiten zur Entzerrung, Signalverstärkung und Pre-Emphasis-Signalkonditionierung und kompensieren so effektiv Signalverluste und Verzerrungen während der Hochgeschwindigkeitsübertragung.

Bei der Datenbereitstellung verbessert ACC nicht nur die Verbindungsstabilität erheblich, sondern verlängert auch effektiv die Übertragungsdistanz von Kupferkabeln. In Umgebungen mit langfristigem, hochbelastetem und unterbrechungsfreiem Betrieb, wie etwa KI-Computing-Clustern, bieten aktive DACs im Vergleich zu herkömmlichen passiven DACs eine deutlich bessere Anpassungsfähigkeit und Anwendungsvorteile.

PAM4 wird zum Schlüssel für den 1.6T DAC

Der Hauptgrund, warum das 1.6T DAC eine so hohe Bandbreite erreichen kann, ist die Entwicklung und weitverbreitete Einführung von PAM4-Modulation Technologie.

Herkömmliche NRZ-Signale können nur 1 Bit Daten pro Symbol übertragen, während PAM4 2 Bit Informationen übertragen kann. Dies entspricht einer Verdoppelung der Bandbreiteneffizienz, ohne die Frequenz erheblich zu erhöhen.

PAM4 hat jedoch auch erhebliche Nachteile. Aufgrund des geringeren Pegelabstands wird das System empfindlicher gegenüber Rauschen, was bedeutet, dass Hochgeschwindigkeitsverbindungen stärkere Signalverarbeitungsfähigkeiten erfordern. Besonders bei 200 Gbps pro Kanal können bereits geringfügiger Jitter oder Übersprechen zu einem schnellen Anstieg der Bitfehlerrate führen.

Der 1.6T DAC ist im Wesentlichen mehr als nur ein Kupferkabel; er ist zu einem komplexen Hochgeschwindigkeits-Verbindungssystem geworden, das Hochgeschwindigkeits-SerDes, elektrische Optimierung und Signalkompensationsfähigkeiten integriert.

Der Wert eines 1.6T DAC im InfiniBand XDR

InfiniBand XDR stellt eine bedeutende Entwicklungsrichtung in aktuellen AI- und HPC-Netzwerken dar, wobei das Kernziel darin besteht, das Problem der Kommunikation mit niedriger Latenz in großen GPU-Clustern zu lösen.

Im Vergleich zu herkömmlichem Ethernet legt InfiniBand den Schwerpunkt auf extrem niedrige Latenz, hohen Durchsatz, RDMA-Fähigkeiten und hohe Synchronisierungseffizienz zwischen groß angelegten Knoten.

Beim Training großer Modelle müssen GPUs häufig Gradienten synchronisieren und Parameter austauschen. Wenn die Netzwerklatenz zu hoch ist, sinkt selbst mit leistungsstarken GPUs die Trainingseffizienz aufgrund von Kommunikationsengpässen.

Ein 1.6T DAC ist für dieses Szenario bestens geeignet. Da der DAC keine photoelektrische Umwandlung erfordert, ist seine Link-Latenz in der Regel geringer als die von Lösungen mit optischen Modulen. Darüber hinaus bietet der DAC innerhalb eines Racks oder zwischen benachbarten Racks einen geringeren Stromverbrauch und eine höhere Bereitstellungsdichte. Dies ist ein entscheidender Vorteil für KI-Rechenzentren, die zunehmend Wert auf Energieeffizienz legen.

Anwendungen

Die Hauptanwendungen des 1.6T DAC sind Kurzstreckenverbindungen innerhalb von KI- und HPC-Clustern, insbesondere in Umgebungen mit extrem hohen Anforderungen an Bandbreite, Latenz und Stabilität, wie z. B.:

Verbindungen zwischen GPU-Servern und Switches

Rack-Verbindungen in Spine-Leaf-Architekturen

NVMe over Fabrics Hochgeschwindigkeits-Speichernetzwerke

High-Density InfiniBand XDR-Cluster

In diesen Szenarien bietet das 1.6T DAC gegenüber optischen Modulen erhebliche Vorteile in Bezug auf niedrigen Stromverbrauch, geringe Latenz, hohe Bandbreite und Bereitstellungskomplexität, wodurch die Verkabelungskomplexität und die nachfolgenden Betriebskosten effektiv reduziert werden.

Fazit

Für Übertragungsszenarien über kurze Distanzen ist der 1.6T DAC nicht nur eine kostengünstige Alternative, sondern auch eine kritische Infrastruktur, die Bandbreite, Latenz, Stromverbrauch und optimierte Verkabelung ausbalanciert. Insbesondere in InfiniBand XDR-Netzwerken erfüllen High-Speed-ACC-DACs die Anforderungen an latenzarme, stabile Kommunikation großer GPU-Cluster besser. Darüber hinaus wird die Rolle des 1.6T DAC in Rechenzentren weiter zunehmen, da KI-Cluster weiter expandieren.