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作者：Robert Hult   編譯：深圳市連接器行業(yè)協(xié)會(huì) 李亦平

數(shù)據(jù)處理器和SerDes的數(shù)據(jù)傳輸速度繼續(xù)猛增，對(duì)安裝在面板上的I/O連接器性能要求與日俱增。I/O面板很快就會(huì)成為一個(gè)限制通信和減緩系統(tǒng)運(yùn)行速度的瓶頸。計(jì)算機(jī)及其用戶都討厭傳輸速度太慢浪費(fèi)寶貴的時(shí)間。

目前一種解決方案是不斷研發(fā)新的可插拔I/O連接器，包括SFP、QSFP、MicroQSFP、QSFP-DD和OSFP。每次迭代都提供了比上次更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，同時(shí)占用了更少的面板空間。新的OSFP架構(gòu)在每條1RU線卡上可提供高達(dá)32 400 Gb/s的端口，使每個(gè)接口位的流量能到12.8Tb/s。更小尺寸雙密度QSFP模塊能36個(gè)組合在一起，總流量可到14.4Tb/s。這些高密度連接器比目前的市場(chǎng)需求領(lǐng)先一點(diǎn)，但下一代服務(wù)器可能正在尋找在1RU面板上傳輸15 TB數(shù)據(jù)的能力。通過多個(gè)高密度電纜組件傳輸這么大流量數(shù)據(jù)至少會(huì)帶來兩個(gè)挑戰(zhàn)。

第一，將所有連接器密集安裝在如此小的地方，將導(dǎo)致大量的熱量積累。在一個(gè)完整配置的面板中，連接器會(huì)堆疊，甚至在中心位成排安裝，這很難確保冷卻氣流能夠在每個(gè)模塊中充分循環(huán)。增加冷卻風(fēng)扇可以有助散熱，但也限制面板連接器的密度。標(biāo)準(zhǔn)接口的規(guī)格和設(shè)計(jì)會(huì)盡量減少功耗，但挑戰(zhàn)依然存在。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須仔細(xì)平衡所有的性能，包括總數(shù)據(jù)流量、面板密度、功耗、冷卻方式和范圍，當(dāng)然還有成本。

其次，隨著數(shù)據(jù)傳輸速度的不斷提高，裝有I/O連接器電纜中銅線的標(biāo)準(zhǔn)也必須提高。較長(zhǎng)的電纜需要更大的導(dǎo)體，從而盡量減少衰減。像AWG 24號(hào)線的導(dǎo)體的屏蔽也會(huì)造成大的制造問題。大型導(dǎo)體使電纜變得堅(jiān)硬和笨重；這對(duì)于數(shù)百個(gè)級(jí)電纜組件聯(lián)結(jié)時(shí)變得很困難。采用積極的互連技術(shù)如裝有 Spectra7平衡芯片的“Gauge Changer?”技術(shù)。可以允許使用24號(hào)的導(dǎo)體，這在最近的DesignCon 2018 Expo展覽會(huì)上得到證實(shí)。使用有源光纜是縮小外部電纜組件尺寸的另一種解決方案。

另一種選擇是在PCB上的使用光學(xué)收發(fā)器。它具備幾個(gè)優(yōu)勢(shì)，包括：

收發(fā)器模塊可裝在與處理器或SerDes很近的位置，從而最小化銅跡損耗和失真。將這些高速信號(hào)從PCB上移開，可以簡(jiǎn)化板的設(shè)計(jì)，提高信號(hào)的完整性，并減少對(duì)更昂貴的層壓板材的需求。

第二，一旦轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，信號(hào)就不受EMI干擾。光纖可通過MT、MTP或MXC型艙壁連接器來連接。這些連接器尺寸小，可以安裝更多的連接器安裝在面板上，使單位面積的總數(shù)據(jù)流量更高。

將光收發(fā)器安裝在離PCB邊緣遠(yuǎn)點(diǎn)的地方，可以減少面板上的熱集中，使熱負(fù)荷降到最低。

Samtec是最早開發(fā)用于箱內(nèi)光收發(fā)模塊的連接器制造商之一。他們的螢火蟲微型天橋系統(tǒng)即適合銅線也適合光纖收發(fā)器。

幾年前，FCI電子公司(現(xiàn)在已被AmphenicICC收購(gòu))、Molex和TE Connectivity推出有競(jìng)爭(zhēng)力的12×25 GB全雙工中板光學(xué)收發(fā)器。大約一年之內(nèi)，Molex和TE Connectivity都悄悄地撤回了他們的收發(fā)器，理由是缺乏市場(chǎng)需求和管理標(biāo)準(zhǔn)。

今天，AmphenICC 板端收發(fā)器，以及Finisar 25g板端光學(xué)組件和Luctera 8 X 26 GB收發(fā)器，仍然是目前這一市場(chǎng)上為數(shù)不多的連接器。

然而，板端光學(xué)收發(fā)器仍然需要新的發(fā)展.。以色列的DustPhotonics公司預(yù)計(jì)將在OFC 2018會(huì)議上推出一款8×56 GB的板端收發(fā)器，該收發(fā)器使用了QSFP-DD連接器。

所有這些模塊都是很專業(yè)的設(shè)計(jì)，業(yè)界都十分關(guān)注這些設(shè)計(jì)。

這個(gè)市場(chǎng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在得到解決，COBO（板端光學(xué)聯(lián)合會(huì)）在OFC會(huì)議上發(fā)布對(duì)中板的光模塊以及相關(guān)的連接器的規(guī)格。其目的是提供一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)，隨著云數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)大使市場(chǎng)在互連方案更有序。盡管光學(xué)收發(fā)器技術(shù)，無論是短距離還是長(zhǎng)距離傳輸，光學(xué)收發(fā)器技術(shù)都能滿足，但COBO似乎更側(cè)重于長(zhǎng)距離的應(yīng)用。

當(dāng)OEM廠家需要在每平方毫米上需要另一層級(jí)TB傳輸流量時(shí)，板端光學(xué)收發(fā)器也許能滿足需求。除了具備顯著的信號(hào)密度優(yōu)勢(shì)外，每個(gè)信道的功耗也顯著降低。

采用COBO標(biāo)準(zhǔn)的新的光學(xué)收發(fā)器是否會(huì)沖擊現(xiàn)有的長(zhǎng)距離CDFP和CFP8技術(shù)，這個(gè)還不是很明朗。由于業(yè)界下一代設(shè)備的目標(biāo)是裝配400 Gb端口，采用先進(jìn)的I/O互連技術(shù)是贏得勝利的關(guān)鍵。