有源電纜（AEC）：高速互連的新標(biāo)準(zhǔn)
高速數(shù)據(jù)中心互連的挑戰(zhàn)
人工智能（AI）、云計(jì)算與高性能計(jì)算（HPC）的快速發(fā)展正在推動(dòng)全球數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的變革。隨著模型規(guī)模、訓(xùn)練數(shù)據(jù)量和計(jì)算密度的急劇增長，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的帶寬、延遲及信號(hào)完整性要求顯著提高。傳統(tǒng)的無源直連銅纜（DirectAttachCopper，DAC）在低速和短距離互連中仍具有一定成本優(yōu)勢(shì)，但在傳輸速率達(dá)到100Gbps及以上時(shí)，其信號(hào)完整性（SignalIntegrity，SI）開始成為主要瓶頸。
在高頻高速傳輸條件下，銅纜通道中的信號(hào)衰減、串?dāng)_及反射損耗顯著增加，導(dǎo)致誤碼率（BitErrorRate，BER）上升，系統(tǒng)可靠性下降。這一限制使得無源DAC電纜難以滿足新一代AI集群和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的帶寬需求。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，集成信號(hào)調(diào)理與重定時(shí)技術(shù)的有源電纜（ActiveElectricalCable，AEC）應(yīng)運(yùn)而生，成為短至中距離高速互連的重要解決方案。
市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)LightCounting預(yù)測(cè)，受AI與云數(shù)據(jù)中心擴(kuò)張的推動(dòng)，2024年至2028年全球AEC市場(chǎng)年復(fù)合增長率將超過45%，顯示出強(qiáng)勁的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Α?br>
有源電纜（AEC）的定義與結(jié)構(gòu)
有源電纜（AEC）由HiWire聯(lián)盟提出的HiWireAEC規(guī)范定義，該規(guī)范規(guī)定了高速銅互連的電氣性能、機(jī)械結(jié)構(gòu)及互操作標(biāo)準(zhǔn)。AEC電纜支持100G、200G、400G及800G等多種數(shù)據(jù)速率，并兼容QSFP56、QSFP-DD與OSFP等主流封裝接口。
與無源銅纜不同，AEC在連接器內(nèi)部集成了有源電路，如重定時(shí)器（Retimer）、均衡器（Equalizer）和放大器（Amplifier），可對(duì)信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與再生，從而顯著改善信號(hào)質(zhì)量。相比有源光纜（ActiveOpticalCable，AOC），AEC避免了光電轉(zhuǎn)換過程，具備更低的功耗與更高的成本效益。作為介于DAC與AOC之間的中間形態(tài)，AEC在性能、能耗和成本之間實(shí)現(xiàn)了良好平衡。
AEC的工作原理
AEC的核心機(jī)制是高速電信號(hào)的實(shí)時(shí)再生與自適應(yīng)調(diào)節(jié)。在56G或112GPAM4單通道傳輸速率下，銅纜信號(hào)易受到頻率相關(guān)衰減與噪聲干擾。AEC通過集成的重定時(shí)器與均衡電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行校正，確保長距離傳輸下的波形完整性和時(shí)序穩(wěn)定性。
- 信號(hào)路徑調(diào)理：信號(hào)從主機(jī)端口輸出后經(jīng)AEC銅纜傳輸，在電纜內(nèi)部經(jīng)過均衡器的高頻補(bǔ)償與放大器的增益調(diào)整，從而降低衰減與串?dāng)_。
- 時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR）：內(nèi)置重定時(shí)器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣重構(gòu)與時(shí)鐘恢復(fù)，有效減少抖動(dòng)與誤碼。
- 前向糾錯(cuò)（FEC）支持：部分AEC設(shè)計(jì)結(jié)合FEC技術(shù)，可在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)一步提升傳輸可靠性。
通過上述多級(jí)補(bǔ)償機(jī)制，AEC能夠在更長的距離范圍內(nèi)維持穩(wěn)定的高速電氣互連性能。
AEC的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)
隨著現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)傳輸速度的不斷提升，有源電纜（AEC）已成為確保可靠高速連接的實(shí)用解決方案。其設(shè)計(jì)集成了有源電子元件，可增強(qiáng)信號(hào)質(zhì)量、延長銅纜傳輸距離并保持能源效率。
1、卓越的信號(hào)完整性
AEC內(nèi)置的重定時(shí)器與均衡電路可主動(dòng)恢復(fù)和優(yōu)化信號(hào)質(zhì)量，顯著降低抖動(dòng)與串?dāng)_。在400G及800G鏈路下仍能保持極低的誤碼率（BER），確保高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸。
2、延長傳輸距離
傳統(tǒng)DAC在400G速率下的傳輸距離通常不超過2–3米，而AEC可在5–7米范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)等效性能。這一能力使其特別適用于機(jī)架間（inter-rack）或機(jī)架中層（middle-of-row,MoR）等中距離互連場(chǎng)景。
3、優(yōu)越的能耗與成本特性
與AOC相比，AEC不涉及光電轉(zhuǎn)換，顯著降低了功耗。典型AEC每端功耗約為10–12W。同時(shí)，在相同帶寬下，其總體成本低于光纖方案，具備較高的性價(jià)比。
4、改善布線與空氣流通
AEC采用輕量化柔性銅纜設(shè)計(jì)，彎曲半徑較小，可有效減少機(jī)柜內(nèi)部空間占用，改善散熱氣流，簡化高密度機(jī)架布線管理。
5、高可靠性與可擴(kuò)展性
銅纜結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、耐用，長期運(yùn)行維護(hù)成本較低。AEC可支持從100G到800G的傳輸速率，并具備向1.6T系統(tǒng)演進(jìn)的潛力，滿足未來AI計(jì)算集群對(duì)帶寬與穩(wěn)定性的長期需求。
AEC、DAC與ACC的技術(shù)比較
| 類別 | 直連銅纜 (DAC) | 有源銅纜 (ACC) | 有源電纜 (AEC) |
|---|---|---|---|
| 技術(shù)結(jié)構(gòu) | 無源銅鏈路，無放大元件 | 含Redriver的線性放大 | 含重定時(shí)器、均衡器及放大器 |
| 信號(hào)穩(wěn)定性 | 在高速下衰減嚴(yán)重 | 線性放大但噪聲同步放大 | 低抖動(dòng)，低誤碼率 |
| 典型傳輸距離 (400G) | ≤3米 | ≤5米 | ≤7米 |
| 功耗 | 無 | 中等 | 每端約6–12W |
| 成本 | 最低 | 中等 | 低于AOC |
| 重量與柔性 | 較重 | 改善 | 最輕，柔性優(yōu)良 |
| 典型應(yīng)用 | 短距離、低成本鏈路 | 中距離互連 | 中距離高速、低延遲網(wǎng)絡(luò) |
從架構(gòu)層面看，AEC在信號(hào)質(zhì)量、傳輸距離與系統(tǒng)穩(wěn)定性上均優(yōu)于DAC與ACC，是連接短距離銅纜和長距離光纖方案之間的關(guān)鍵補(bǔ)充。
AEC的典型應(yīng)用場(chǎng)景
AEC已成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心中短至中距離高速互連的核心技術(shù)。典型應(yīng)用包括：
- 機(jī)架頂部（TopofRack，ToR）與機(jī)架中部（MiddleofRack，MoR）連接
用于服務(wù)器與交換機(jī)之間的高速互連，兼顧性能與布線靈活性。
- AI訓(xùn)練集群
在多節(jié)點(diǎn)并行計(jì)算環(huán)境中，AEC可實(shí)現(xiàn)低延遲、高吞吐率的節(jié)點(diǎn)互聯(lián)。
- 高性能計(jì)算（HPC）網(wǎng)絡(luò)
適用于需要高速數(shù)據(jù)交換的HPC節(jié)點(diǎn)間通信，確保低誤碼和高可靠性。
- 云與超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心
支撐虛擬化、高密度和模塊化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足未來擴(kuò)展需求。
總結(jié)
有源電纜（AEC）以其優(yōu)異的信號(hào)恢復(fù)能力、較低功耗及成本優(yōu)勢(shì)，正成為新一代數(shù)據(jù)中心高速互連的關(guān)鍵組成部分。它有效彌補(bǔ)了DAC在高帶寬環(huán)境下的局限性，并為光互連提供了更具經(jīng)濟(jì)性與能效優(yōu)勢(shì)的替代方案。隨著AI與HPC基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)演進(jìn)，AEC技術(shù)將在實(shí)現(xiàn)高帶寬、低延遲、低功耗網(wǎng)絡(luò)互連方面發(fā)揮愈加重要的作用。
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