TE Connectivity面向新一代数据中心的高速连接器解决方案

在数字化转型浪潮的推动下，云计算一直处于快速上升通道，而数据中心作为云计算的核心基础设施，也在加速迭代，提升算力，以满足日益增长的海量数据的处理所需。

数据处理工作负荷的快速攀升，势必对数据中心的性能提出更高的要求，以便能够更快、更高效、更可靠地应对“数据风暴”的挑战。应对这一挑战，数据中心必须要进行全方位地优化和重构，这其中高速连接技术是不可或缺的一环。

数据中心中的高速连接

为了提升数据中心的算力，人们一直在提升核心计算处理单元的性能上下功夫。不过，单个处理器的性能再高，其所能够完成的工作也是有限的，只有通过将更多的处理器连接在一起形成计算集群，才能够汇聚成数据中心所需的澎湃算力。而构建这种密集型的计算集群，高速互连能力尤为重要。

在数据中心内，高速互连的应用场景大致可以分为四类：

1板上互连：PCB板卡上GPU和CPU等核心算力器件信号的互连，以及与其他模块、板卡的互连，通常包括近芯片 (Near-Chip) 连接器、板对板连接器、夹层连接器、内部线缆I/O连接器等。

2设备内互连：单一设备机箱内部，背板与各种可插拔的子板之间的连接，代表性的产品是背板连接器。

3设备间互连：同一机柜内不同设备之间，如服务器与交换机、存储设备等之间的短距离高速连接，主要是依靠高速I/O互连系统完成的，比如QSFP、QSFP-DD、OSFP等连接器，以及DAC、AEC、光纤跳线等。

4机柜间互连：不同机柜之间的高速互连，层级更高，连接距离更远，需要用到光纤连接器、高速光模块、有源光缆 (AOC) 等。

如果将数据视为“汽车”，那么上述这些高速连接技术则是在数据中心内部架构起一个供数据快速、可靠和安全通行的“高速公路”。从系统的角度来看，目前主流数据中心高速互连解决方案的数据传输速率为56Gbps，并正在快速向112Gbps架构演进，在不久的将来这一性能将再次翻番，增长到224Gbps！

更严苛的高速连接标准

既然是要构建“高速公路”，那么对于数据中心中高速连接器的特性，自然要有更高的要求，或者说它们必须具有超越一般连接器的显著优势。归纳起来，这些优势体现在速度、密度、热管理、可靠性、成本和灵活性等几个方面。

1高速

如上文所述，数据中心正在迈向224Gbps架构，这要求系统每个互连节点上的“提速”同步进行，否则速度慢的就会成为一个拖后腿的“堵点”。而在提速的过程中，信号完整性的挑战会更加凸显，连接器在降低插入损耗和回波损耗，提升串扰抑制等方面，必须有自己的“绝活儿”，在提速的同时确保信号的保真度，也为系统设计工程师留出更多的设计裕度。

2密度

对于高速连接器，在有限的空间内提供更高的I/O密度，提升单位空间中的连接容量和数据吞吐量，是一个重要的技术考量。MSA（多源协议）等行业标准在向更高速迭代的同时，也会将实现更高的连接密度作为一个同步升级的要素，以推动高速连接器在小型化方面的不断演进。

3热管理

连接器的接触电阻会将电流转化为焦耳热，触点镀层材料与接触压力设计也会直接影响温升，温度的提升则会对连接器自身以及周边电路和元器件可靠性带来不利影响，而连接密度的增加又会进一步加剧连接器热管理方面的挑战。所以高速连接器在热性能设计上，也不能草率。

4可靠性

数据中心中的互连，是一个“高强度”的工作，这要求高速连接器在抗振动冲击、极端环境耐受力，以及插拔寿命上，有过人的表现。

5成本

对于数据中心高速连接器的成本考量，需要综合多方面的因素，既要比较连接器的直接物料成本，也要评估其在数据传输速率和密度上的升级为系统性能提升带来的增值，还要考虑其在后续维护和升级方面的花费。因此，高速连接器在设计时，也需要全方位地提升产品的成本效益。

6灵活性

高速连接器的灵活性体现在两个方面：一是提供良好的兼容性，让系统整体提速升级更为丝滑；二是要从实际应用出发，提供多样化的产品配置，以满足不同场景的需求。这需要对技术趋势的把握，也需要丰富的行业经验的积累。

从以上这些“标准”不难看出，打造新一代数据中心所需的高速连接器，不是一次单纯的“速度秀”，而是一场在极限物理条件下通盘考虑性能、成本、可靠性和灵活性等要素，比拼综合实力的竞逐。

TE的高速连接器解决方案

伴随着数据中心的快速发展，这场围绕着高速连接器的竞逐已经开始，一些“明星”产品和方案也已经涌现出来。下面我们就为大家介绍三款来自TE Connectivity(以下简称TE) 的高速连接解决方案，为下一代数据中心高速互连设计提供助力。

QSFP 112G SMT连接器和屏蔽笼

这是TE高速I/O连接器中一款代表性的产品，支持112G PAM-4信号调制，能够实现每个端口高达400Gbps的总数据速率，同时具备信号完整性、高密度和优异的散热性能，并提供多种设计选项和端口配置，是一款名副其实的“六边形战士”。

具体来讲，这款QSFP 112G连接器的主要优势特性包括：

高速数据传输：符合112G PAM-4标准，支持400Gbps的总数据速率，并提供优越的信号完整性，满足新一代数据中心设计需求。

高密度：提供1x1、1x2、1x4、1x5和2x1的屏蔽笼和连接器配置，在一个1RU交换机设计中可安装多达32个端口。

优化的热管理：采用集成的热桥和拉链散热器技术，有助于提升热性能。

设计灵活：向下兼容，便于用户现有方案的快速升级；允许信号走线在PCB层间穿行，从而提供更大的电路板走线设计灵活性。

产品组合丰富：提供符合SNIA QSFP2多源协议（MSA）规格A样式和B样式的兼容产品，以支持广泛的系统设计需求。同时提供具有各种长度和AWG选项的直连电缆（DAC）组件以满足应用要求。

Z-PACK HM-eZD硬公制背板连接器

这是TE专为先进电信计算架构 (ATCA) 而打造的高速背板互连解决方案，包括传统和共面架构选项，以及支持不同数据传输速率的版本，如HM-eZD+连接器 (20-25Gbps) 和HM-eZD++连接器 (56Gbps PAM-4，32Gbps NRZ）。同时，该背板连接器还向后兼容HM-ZD系列的早期版本，为用户的系统升级提供了一个快捷的路径。

Z-PACK HM-eZD背板连接器具有2.5mm间距，连接密度高达40DP/英寸，工作温度范围-55°C至105°C。在可靠性设计方面，该连接器集成预对准和极化功能，确保配接操作简便可靠，可支持高达200次插配，机械抗冲击能力可达50G。

可以说，Z-PACK HM-eZD背板连接器为数据中心背板互连提供了一种高速、高可靠的成熟解决方案。

符合SFF-TA-1002的Sliver互连产品

随着数据传输速率提高，传统的标准PCB材料由于信号损耗过大，无法满足高速信号传输信号完整性的要求。为了应对这一挑战，TE开发出了专用于设备内部高速线缆I/O的Silver互连产品。基于Silver互连产品，无需使用复位定时器以及价格高昂的低损耗PCB材料，即可实现设备内部的高速互连，并且有助于简化设计流程，提高设计灵活性，降低整体成本。

性能方面，Sliver互连产品符合PCIe Gen 5标准，并具有升级到PCIe Gen 6和PCIe Gen 7的路线图，为下一代数据中心提供高达128bps的内部互连数据传输速率。

根据SFF-TA-1002标准，Sliver互连产品涵盖了用于服务器和存储设备的垂直、直角、跨式安装和正交连接器。基于标准化的设计，Sliver互连产品通过整合分段引脚分配和速度可轻松实现设计，支持以太网、PCIe、SAS、SATA、InfiniBand和其他定制协议。

总之，Sliver互连产品为数据中心提供了一种标准化、高性价比的内部高速线缆I/O解决方案，可满足当前及未来的带宽需求，且无需重新认证和重新设计。

本文小结

毋庸置疑，数字化转型和智能化的发展，带来了数据处理负荷的激增，也势必会对数据中心高速互连设计提出新的挑战。

为了让数据能够在性能不断提升、规模不断扩展的数据中心中高效、顺畅地传输，我们需要用新一代的高速连接器，铺就一条数据“高速公路”。本文介绍的几款TE的高速连接器产品，就是这条“高速公路”的必备的技术基石！

了解TE面向新一代数据中心的高速互连解决方案更多详情，请访问贸泽电子官网中的技术专题——