DAC 1.6T InfiniBand XDR: por qué el cobre pasivo sigue siendo importante en los clústeres de IA

A medida que InfiniBand XDR eleva el ancho de banda por puerto a 1.6 Tb/s, las redes de clústeres de GPU para IA entran en una nueva fase de interconexiones de alta velocidad basadas en carriles eléctricos PAM4 de 200 Gb/s. Tras la búsqueda de un ancho de banda de comunicación extremo, los arquitectos de redes se enfrentan a nuevos desafíos físicos: a medida que la interfaz eléctrica por carril evoluciona a PAM4 de 200 Gb/s, los requisitos de alimentación y disipación térmica de las interconexiones ópticas de 1.6T son cada vez más exigentes. En los racks de GPU de alta densidad, implementar grandes cantidades de transceptores ópticos de alta velocidad puede aumentar considerablemente el consumo energético de los puertos de los switches y los requisitos térmicos generales del chasis. En esta evolución tecnológica, el cable de cobre pasivo de conexión directa InfiniBand XDR de 1.6T no ha quedado obsoleto. Por el contrario, gracias a sus características físicas pasivas y de baja complejidad, sigue aportando un importante valor técnico a las interconexiones de alta velocidad y corto alcance dentro del rack.

Una opción práctica para interconexiones de corto alcance dentro del rack

DAC pasivos de 1.6T están diseñados principalmente para conexiones de alta velocidad y corto alcance dentro de los racks de los centros de datos. En las directrices actuales de implementación de XDR, los DAC pasivos se destinan principalmente a dos escenarios específicos:

De switch a servidor: En los racks de computación de alta densidad, los servidores de IA equipados con SmartNICs ConnectX se conectan directamente a los switches situados en la parte superior del rack.

De switch a switch: Se utilizan para conectar en cascada equipos de red dentro del mismo rack a distancias físicas extremadamente cortas.

Para estas implementaciones de alcance extremadamente corto, los DAC pasivos ofrecen dos ventajas fundamentales a nivel de sistema frente a otros formatos de interconexión:

Enlaces pasivos para reducir el consumo energético adicional

Como indica su nombre, un DAC pasivo no contiene componentes de conversión optoelectrónica, chips DSP ni otros circuitos electrónicos activos de acondicionamiento de señales. Por consiguiente, el propio cable no requiere una fuente de alimentación independiente. En comparación con los transceptores ópticos o los cables eléctricos activos que requieren procesamiento activo de señales, los DAC pasivos evitan el consumo energético adicional asociado al procesamiento activo de señales en los extremos del enlace, lo que permite al sistema destinar los valiosos recursos energéticos a la computación con GPU.

Enlaces simplificados y baja latencia

Para las conexiones de corto alcance dentro del rack, los DAC pasivos prescinden de las rutas de conversión optoelectrónica y del procesamiento activo de señales asociado que requieren los transceptores ópticos. Este enlace físico simplificado reduce el procesamiento adicional de señales y la sobrecarga de conversión, lo que aporta un valor tangible a los clústeres de entrenamiento de IA, muy sensibles a la latencia de extremo a extremo y a la latencia de cola.

Por qué no todos los enlaces XDR utilizan DAC

Aunque DAC de 1.6T ofrecen ventajas en eficiencia energética y simplicidad del enlace, no son una solución universal para las redes de 1.6T. En el ecosistema de interconexiones de alta velocidad, la distancia física y la integridad de la señal están intrínsecamente contrapuestas.

A medida que aumenta la distancia del cableado, las pérdidas dieléctricas y en los conductores adquieren cada vez más importancia para la señalización eléctrica PAM4 de clase 224G sobre cobre. Para mantener la integridad de la señal, los diseños de DAC pasivos suelen basarse en la optimización de los calibres de los conductores, las estructuras de los cables y los diseños de los conectores. Sin embargo, adoptar calibres de hilo más gruesos (AWG más bajo) da lugar inevitablemente a cables más voluminosos, un mayor peso y requisitos de radios mínimos de curvatura más grandes.

Por lo tanto, cuando las distancias de los enlaces superan el alcance viable de un DAC pasivo, la arquitectura de red debe pasar a otros formatos de interconexión: se utilizan cables de cobre activos lineales (LACCs) o AECs para cubrir distancias más largas dentro del rack, mientras que los transceptores ópticos de 1.6T suelen convertirse en la opción más adecuada para implementaciones entre racks, a mayor distancia o con limitaciones de espacio.

DAC QSFPTEK InfiniBand XDR de 1.6T: abordar la integridad de la señal PAM4 de 200G

En la era de 1.6T, el diseño de los DAC pasivos ha dejado muy atrás la conectividad básica de los conductores para centrarse en un control riguroso de la integridad de las señales de alta velocidad. La señalización PAM4 de 200 Gb/s es muy sensible a las pérdidas del cable, las discontinuidades de impedancia y la diafonía. Un control insuficiente de las pérdidas de inserción, las pérdidas de retorno o la diafonía en los cables de cobre puede degradar la calidad de la señal en el receptor, lo que aumenta el riesgo de errores de bits y, en última instancia, compromete la estabilidad del enlace y la eficiencia de la comunicación del clúster.

Con el objetivo de ofrecer cableado de alta densidad dentro del rack para implementaciones de 1.6T, QSFPTEK ha concentrado sus esfuerzos de ingeniería y fabricación del DAC InfiniBand XDR de 1.6T en tres dimensiones fundamentales:

Estructuras de cable de alta velocidad y procesamiento de interconexiones: Mediante estructuras y materiales de cable de cobre de alta velocidad optimizados para enlaces PAM4 de 200G, combinados con técnicas de terminación de precisión, el diseño se centra en controlar la continuidad de la impedancia en la zona de transición del conector, lo que ayuda a controlar las pérdidas de inserción y de retorno de alta frecuencia en la capa física.

Mitigación de EMI y diafonía: Para afrontar los complejos entornos electromagnéticos dentro de los racks de alta densidad, se implementan estructuras optimizadas de blindaje de cables y diseños optimizados de carcasas de conectores OSFP. Esto mitiga los riesgos de interferencia electromagnética externa y suprime eficazmente el acoplamiento por diafonía entre canales adyacentes durante el apilamiento de alta densidad.

Validación de interoperabilidad de plataformas: Antes de su comercialización, cada generación de cables de cobre de alta velocidad se somete a rigurosas pruebas de enlaces de alta velocidad e interoperabilidad con las plataformas InfiniBand de destino (p. ej., switches de alto rendimiento y SmartNICs de próxima generación). Este proceso valida la estabilidad de los enlaces de alta velocidad con diversas combinaciones de longitudes y verifica los estados de los enlaces y las tasas de error en condiciones de Corrección de Errores Hacia Adelante según las configuraciones específicas de las plataformas de destino.

Conclusión

La era de 1.6T ya no está dominada por una única tecnología de interconexión. Aunque las conexiones entre campus y de mayor distancia dependen en gran medida de las comunicaciones ópticas, el DAC pasivo 1.6T InfiniBand XDR sigue siendo un pilar fundamental de la capa física de corto alcance. Gracias a una arquitectura completamente pasiva, ofrece una solución de interconexión de baja complejidad que equilibra el consumo energético y la latencia. Al construir centros de datos de IA de próxima generación, es esencial adaptar el cobre pasivo, los cables activos y los transceptores ópticos a las distancias reales y las limitaciones físicas para equilibrar el rendimiento de los enlaces, el consumo energético, el espacio para el cableado y el coste total de propiedad.