Tutto quello che dovresti sapere sui cavi DAC 1.6T

Con l'adozione diffusa dell'AI, i DAC 1.6T stanno diventando sempre più richiesti. Poiché il volume di addestramento dei grandi modelli di AI continua ad aumentare, il tasso di crescita del traffico intranet dei data center ha superato completamente il livello di crescita dell'era tradizionale del cloud computing. Per i moderni cluster di calcolo GPU, la comunicazione dati ad alta velocità tra i nodi è diventata un collo di bottiglia fondamentale, non più limitato alle prestazioni di potenza di calcolo di una singola scheda GPU. In questo contesto, le architetture di rete dei data center stanno passando gradualmente da 400G e 800G ad architetture ad alta larghezza di banda 1.6T. Soprattutto nell'architettura di rete InfiniBand XDR, i requisiti di larghezza di banda ultra elevata, latenza ultra bassa e implementazione ad alta densità hanno imposto nuovi standard alle soluzioni di trasmissione di interconnessione sottostanti. Rispetto alle soluzioni tradizionali con moduli ottici, i DAC 1.6T, grazie ai vantaggi di basso consumo energetico, bassa latenza ed elevata convenienza, sono diventati la soluzione di interconnessione a breve distanza preferita per i cluster di calcolo AI.

Che cos'è un DAC 1.6T

A 1.6T DAC è una soluzione in rame ad alta velocità a collegamento diretto utilizzata principalmente per interconnessioni a breve distanza montate su rack tra switch, server GPU e nodi di archiviazione. A differenza dei moduli ottici, i DAC non richiedono conversione fotoelettrica; trasmettono segnali elettrici ad alta velocità direttamente attraverso cavi in rame. Grazie alla sua struttura più semplice, priva di chip ottici e conversione fotoelettrica, offre un consumo energetico inferiore e una latenza ridotta.

I DAC 1.6T mainstream sono in genere basati su un design del package OSFP224, impiegando un'architettura Twin-port 2x 800G e modulazione PAM4. Internamente, raggiunge una larghezza di banda totale di 1.6Tbps tramite più canali elettrici PAM4 da 200Gbps. Ciò significa che un singolo DAC 1.6T può realizzare la trasmissione dati richiesta in passato da più cavi ad alta velocità. Per i data center AI, questa implementazione ad alta densità riduce significativamente la complessità del cablaggio dei rack, migliorando al contempo l'utilizzo delle porte degli switch e riducendo i costi operativi complessivi.

Perché il motore 1.6T si affida al DAC attivo

Nelle applicazioni di rete 25G e 100G, i DAC passivi possono soddisfare le esigenze della maggior parte degli scenari di trasmissione a breve distanza. Tuttavia, quando le velocità per singolo canale aumentano a 200Gbps, i limiti dei tradizionali cavi passivi in rame diventano evidenti e l'integrità della trasmissione del segnale deve affrontare delle sfide.

Negli scenari di trasmissione ad alta frequenza e ad alta velocità, i difetti di trasmissione come perdita di inserzione, interferenza intersimbolica, jitter del segnale e diafonia near-end vengono ulteriormente accentuati. Pertanto, per garantire stabilità di trasmissione e qualità del segnale a velocità di 200G e superiori, vengono utilizzati DAC attivi. I DAC attivi integrano unità di condizionamento del segnale per equalizzazione, amplificazione del segnale e pre-enfasi, compensando efficacemente la perdita e la distorsione del segnale durante la trasmissione ad alta velocità.

Nell'implementazione dei dati, ACC non solo migliora significativamente la stabilità del collegamento, ma estende anche efficacemente la distanza di trasmissione dei cavi in rame. In ambienti operativi a lungo termine, ad alto carico e ininterrotti, come i cluster di calcolo AI, i DAC attivi offrono adattabilità e vantaggi applicativi superiori rispetto ai DAC passivi tradizionali.

PAM4 diventa la chiave per il DAC 1.6T

Il motivo principale per cui il DAC 1.6T può raggiungere una larghezza di banda così elevata è lo sviluppo e l'adozione diffusa di Modulazione PAM4 tecnologia.

I segnali NRZ tradizionali possono trasportare solo 1 bit di dati per simbolo, mentre PAM4 può trasmettere 2 bit di informazione. Ciò equivale a raddoppiare l'efficienza della larghezza di banda senza aumentare significativamente la frequenza.

Tuttavia, PAM4 presenta anche svantaggi significativi. A causa della ridotta spaziatura tra i livelli, il sistema diventa più sensibile al rumore, il che significa che i collegamenti ad alta velocità richiedono capacità di elaborazione del segnale più potenti. Soprattutto a 200Gbps per canale, anche un jitter o una diafonia minimi possono causare un rapido aumento del tasso di errore bit.

Il DAC 1.6T è essenzialmente più di un semplice cavo in rame; è diventato un complesso sistema di interconnessione ad alta velocità che integra SerDes ad alta velocità, ottimizzazione elettrica e capacità di compensazione del segnale.

Il valore di un DAC 1.6T in InfiniBand XDR

InfiniBand XDR rappresenta una direzione di sviluppo significativa nelle attuali reti AI e HPC, con l'obiettivo principale di risolvere il problema della comunicazione a bassa latenza nei cluster GPU su larga scala.

Rispetto all'Ethernet tradizionale, InfiniBand enfatizza latenza ultra-bassa, throughput elevato, funzionalità RDMA ed elevata efficienza di sincronizzazione tra nodi su larga scala.

Durante l'addestramento di modelli di grandi dimensioni, le GPU devono frequentemente sincronizzare i gradienti e scambiare parametri. Se la latenza di rete è troppo elevata, anche con GPU potenti, l'efficienza dell'addestramento diminuirà a causa dei colli di bottiglia nella comunicazione.

Un DAC 1.6T è perfettamente adatto a questo scenario. Poiché il DAC non richiede la conversione fotoelettrica, la latenza del suo collegamento è in genere inferiore a quella delle soluzioni con moduli ottici. Inoltre, all'interno di un rack o tra rack adiacenti, il DAC offre un consumo energetico inferiore e una maggiore densità di implementazione. Questo è un vantaggio cruciale per i data center IA, che attribuiscono sempre più importanza all'efficienza energetica.

Applicazioni

Le applicazioni principali del 1.6T DAC sono le connessioni a breve distanza all'interno di cluster IA e HPC, in particolare in ambienti con requisiti estremamente elevati di larghezza di banda, latenza e stabilità, quali:

Connessioni tra server GPU e switch

Interconnessioni rack nelle architetture Spine-Leaf

reti di storage ad alta velocità NVMe over Fabrics

Cluster InfiniBand XDR ad alta densità

In questi scenari, il DAC 1.6T offre vantaggi significativi rispetto ai moduli ottici in termini di basso consumo energetico, bassa latenza, elevata larghezza di banda e complessità di implementazione, riducendo efficacemente la complessità del cablaggio e i successivi costi operativi.

Conclusione

Per gli scenari di trasmissione a breve distanza, il DAC 1.6T non è solo un'alternativa a basso costo, ma anche un'infrastruttura critica che bilancia larghezza di banda, latenza, consumo energetico e cablaggio ottimizzato. Soprattutto nelle reti InfiniBand XDR, i DAC ACC ad alta velocità soddisfano meglio i requisiti di comunicazione a bassa latenza e stabile dei cluster GPU su larga scala. Inoltre, man mano che i cluster AI continuano a espandersi, il ruolo del DAC 1.6T nei data center aumenterà ulteriormente.