DAC 1.6T InfiniBand XDR : pourquoi le cuivre passif reste essentiel dans les clusters d’IA

Alors qu’InfiniBand XDR porte la bande passante par port à 1.6 Tb/s, les réseaux de clusters GPU pour l’IA entrent dans une nouvelle phase d’interconnexions à haut débit reposant sur des voies électriques PAM4 à 200 Gb/s. Derrière la quête d’une bande passante de communication extrême, les architectes réseau font face à de nouveaux défis physiques : à mesure que l’interface électrique par voie passe au PAM4 à 200 Gb/s, les exigences énergétiques et thermiques des interconnexions optiques 1.6T deviennent de plus en plus contraignantes. Dans les racks GPU à haute densité, le déploiement d’un grand nombre d’émetteurs-récepteurs optiques à haut débit peut augmenter considérablement la consommation électrique des ports des commutateurs et les besoins globaux de dissipation thermique des châssis. Dans cette évolution technologique, le câble cuivre passif à connexion directe 1.6T InfiniBand XDR n’a pas été abandonné. Au contraire, grâce à ses caractéristiques physiques passives et à sa faible complexité, il conserve un intérêt technique majeur pour les interconnexions à haut débit et à courte portée au sein du rack.

Un choix pragmatique pour les interconnexions à courte portée au sein du rack

Les DAC passifs 1.6T sont principalement conçus pour les connexions à haut débit et à courte portée au sein des racks de centres de données. Dans les recommandations actuelles de déploiement XDR, les DAC passifs sont principalement destinés à deux scénarios précis :

Commutateur vers serveur : Dans les racks de calcul à haute densité, les serveurs d’IA équipés de SmartNIC ConnectX se connectent directement aux commutateurs en haut de rack.

Commutateur vers commutateur : Utilisés pour la connexion en cascade d’équipements réseau au sein d’un même rack sur des distances physiques extrêmement courtes.

Pour ces déploiements à très courte portée, les DAC passifs offrent deux avantages fondamentaux à l’échelle du système par rapport aux autres formats d’interconnexion :

Des liaisons passives pour réduire la consommation électrique supplémentaire

Comme son nom l’indique, un DAC passif ne contient aucun composant de conversion optoélectronique, aucune puce DSP ni aucun autre circuit électronique actif de conditionnement du signal. Par conséquent, le câble lui-même ne nécessite aucune alimentation indépendante. Par rapport aux émetteurs-récepteurs optiques ou aux câbles électriques actifs qui nécessitent un traitement actif du signal, les DAC passifs évitent la consommation électrique supplémentaire associée au traitement actif du signal aux extrémités de la liaison, ce qui permet au système d’allouer de précieux budgets énergétiques aux ressources de calcul GPU.

Des liaisons simplifiées et une faible latence

Pour les connexions à courte portée au sein du rack, les DAC passifs évitent les chemins de conversion optoélectronique et le traitement actif du signal associé qu’exigent les émetteurs-récepteurs optiques. Cette liaison physique simplifiée réduit les surcoûts liés au traitement et à la conversion supplémentaires du signal, apportant un avantage concret aux clusters d’entraînement de l’IA, très sensibles à la latence de bout en bout et à la latence de queue.

Pourquoi toutes les liaisons XDR n’utilisent-elles pas des DAC

Bien que les DAC 1.6T offrent des avantages en matière d’efficacité énergétique et de simplicité des liaisons, ils ne constituent pas une solution universelle pour les réseaux 1.6T. Dans l’écosystème des interconnexions à haut débit, la distance physique et l’intégrité du signal sont intrinsèquement antagonistes.

À mesure que la distance de câblage augmente, les pertes diélectriques et les pertes dans les conducteurs deviennent de plus en plus importantes pour la signalisation électrique PAM4 de classe 224G sur cuivre. Pour préserver l’intégrité du signal, la conception des DAC passifs repose généralement sur l’optimisation des calibres des conducteurs, des structures des câbles et de la conception des connecteurs. Toutefois, l’adoption de conducteurs plus épais (AWG inférieur) entraîne inévitablement des câbles plus volumineux et plus lourds, ainsi que des rayons de courbure minimaux plus grands.

Par conséquent, lorsque les distances de liaison dépassent la portée exploitable d’un DAC passif, l’architecture réseau doit adopter d’autres formats d’interconnexion : les câbles cuivre actifs linéaires (LACC) ou les AEC sont utilisés pour couvrir de plus longues distances au sein du rack, tandis que les émetteurs-récepteurs optiques 1.6T deviennent généralement le choix le plus approprié pour les déploiements entre racks, sur de plus longues distances ou dans des espaces restreints.

DAC QSFPTEK 1.6T InfiniBand XDR : maîtriser l’intégrité du signal PAM4 200G

À l’ère du 1.6T, la conception des DAC passifs va bien au-delà de la simple continuité électrique des conducteurs pour se concentrer sur un contrôle rigoureux de l’intégrité du signal à haut débit. La signalisation PAM4 à 200 Gb/s est très sensible aux pertes des câbles, aux discontinuités d’impédance et à la diaphonie. Une maîtrise insuffisante des pertes d’insertion, des pertes de retour ou de la diaphonie dans les câbles cuivre peut dégrader la qualité du signal au niveau du récepteur, accroître le risque d’erreurs binaires et, à terme, compromettre la stabilité des liaisons et l’efficacité des communications du cluster.

Pour répondre aux besoins de câblage à haute densité au sein des racks dans les déploiements 1.6T, QSFPTEK a concentré ses efforts d’ingénierie et de fabrication du DAC 1.6T InfiniBand XDR sur trois axes essentiels :

Structures de câbles à haut débit et réalisation des interconnexions : Grâce à des structures et à des matériaux de câbles cuivre à haut débit optimisés pour les liaisons PAM4 200G, associés à des techniques de terminaison de précision, la conception vise à maîtriser la continuité d’impédance dans la zone de transition du connecteur, ce qui contribue à contrôler les pertes d’insertion et les pertes de retour à haute fréquence au niveau de la couche physique.

Réduction des interférences électromagnétiques et de la diaphonie : Pour faire face aux environnements électromagnétiques complexes à l’intérieur des racks à haute densité, des structures de blindage des câbles et des conceptions de boîtiers de connecteurs OSFP optimisées sont mises en œuvre. Cela réduit les risques d’interférences électromagnétiques externes et atténue efficacement le couplage diaphonique entre canaux adjacents lors d’un empilement à haute densité.

Validation de l’interopérabilité des plateformes : Avant sa commercialisation, chaque génération de câbles cuivre à haut débit est soumise à des tests rigoureux de liaison à haut débit et d’interopérabilité avec les plateformes InfiniBand cibles (par exemple, des commutateurs à haut débit et des SmartNIC de nouvelle génération). Ce processus valide la stabilité des liaisons à haut débit pour différentes combinaisons de longueurs et vérifie les états des liaisons et les taux d’erreur dans des conditions Correction Directe des Erreurs selon les configurations spécifiques des plateformes cibles.

Conclusion

L’ère du 1.6T n’est plus dominée par une seule technologie d’interconnexion. Si les connexions intercampus et à plus longue distance reposent largement sur les communications optiques, le DAC passif 1.6T InfiniBand XDR reste un pilier essentiel de la couche physique à courte portée. Grâce à une architecture entièrement passive, il offre une solution d’interconnexion peu complexe qui concilie consommation électrique et latence. Lors de la construction de centres de données d’IA de nouvelle génération, il est essentiel d’adapter le cuivre passif, les câbles actifs et les émetteurs-récepteurs optiques aux distances réelles et aux contraintes physiques pour trouver un équilibre entre les performances des liaisons, la consommation électrique, l’espace occupé par le câblage et le coût total de possession.