可插拔I/O连接器迈向800Gb以太网

可插拔I/O连接器从当前的40G/100Gb/s以太网和无线EDR规范将发展到800Gb及更高的版本。800G端口开启商用，IO铜缆互联还能走多远？

在过去50年里，数据传输速率显著增加。在单个芯片上创建数十亿个晶体管的能力使速度、处理能力呈指数级增长。数据输入和输出依靠I/O连接器的连接。I/O连接器在系统中发挥着关键作用。如果它们不跟上数据流的速度，可能会造成严重的瓶颈,工程师必须确保I/O端口不会限制高速传输性能。

除了能够支持高速数据速率之外，组件还需要为产品设计提供灵活性，可快速配置或升级系统。做为有源、无源线缆以及光纤的中转组件，优异的性能是非常有吸引力。

I/O 面板密度是系统设计中的另一个关键因素。标准机架式设备要求I/O连接器的尺寸小至1RU(1.75”高)，尽可能占用少的空间，最大限度增加通道数量，并为冷却通风口提供空间。在不关闭系统的情况下拔插接口的能力在网络应用中尤为重要。

不同供应商之间实现产品兼容或者产品标准化是值得鼓励的。标准化可插拔小尺寸I/O连接器提供了一个经济有效的解决方案。

可插拔I/O接口，包括小型可插拔SFP和QSFP，经历了持续的迭代过程，性能和面板密度不断升级。它们通常安装固定架PCB上，与模块配置，具有高速、热插拔性能。这种模块化的概念使工程师能够互换直接连接的铜电缆、有源光缆以及光学收发器等。这种连接器为模块提供机械限定，并为模块提供散热和射频隔离性能。

这些连接器已经迅速发展成为一个小尺寸可插拔模块，从原来的SFP到最新的双密度QSFP和OSFP配置等。

SFP接口第一个电气和机械规格在2001年由SFF委员会发布，并通过由行业用户和连接器制造商组成的多源协议组织(MSA)进行推广。用于支持千兆以太网和光纤通道中的网络应用。此热插拔模块使铜质和光纤介质中的传输数据速率高达1.0Gb/s。原来的SFP规范被升级为带宽10Gb/s的SFP+，同时保持了向后兼容性。随后的升级将带宽提高到了28Gb/s。SFP的最新版本是SFP56光学收发器，它利用PAM4调制提供50Gb/s以太网连接.支持800G以太网, PCIe 6.0正式版明年出炉

QSFP连接器将进一步发展。QSFP提供四个高速铜通道或光通道。堆叠和成组的笼子增加了端口密度。

QSFP最初的额定值为1Gb/s，通过升级，QSFP4个信道额定值可为10Gb/s，总带宽为40Gb/s。通过设计内部信号路径长度、EMI和PCB布局，使QSFP28信道速率高达25Gb/s。QSFP56可达到50Gb/s道。四个通道总带宽可以支持40Gb、100Gb和200Gb的以太网。

2017年发布了400GbE规范，两个新的可插拔接口目前支持200Gb和400Gb，在以太网应用方面处于领先地位。

这个规范支持8车道电气接口，每个通道可传输25Gb/s NRZ或50Gb/sPAM4调制信号。每个模块总带宽可达200Gb或400Gb/s。在标准的1RU转换面板上可安装多达36个QSFP-DD连接器，其总流量可达14.4Tb/s。

新的QSFP-DD笼子兼容之前所有的QSFP模块。模块最大功率为到12瓦。

支撑光学模块的笼子依赖外部的散热器。QSFP-DD的无源电缆可以从3米延伸到10公里。OSFP连接器是下一代数据中心高速应用的最新武器。

OSFP在性能和形状上与QSFP-DD连接器相似，但有一些不同。OSFP连接器比QSFP外形稍宽、更深。在布置上最多可安装32个OSFP端口。OSFP光学模块最多可以支持15瓦，而QSFP-DD则只能支持12瓦。OSFP模块上集成散热器。两个接口在50Gb/s PAM4都可提供8个通道。

一些新的界面规范已经发布，促进相干光学400Gb传输的发展。由光学互操作性论坛(OIF)开发并于2020年发布的400ZR规范定义了120公里长的点对点400G连接要求。OpenZR+ MSA提供了100G、200G、300G和400G光缆传输速率的规范，长度最高可达480公里。这两个规范都定义了QSFP-DD或OSFP可插拔收发器模块要求。

人们预计400Gb信道将提供足够的带宽来支持网络需求，但以太网联盟最近预测表明，在未来五年内，数据流量将大幅增加。因此，IEEE启动了一个以太网研究小组，来确定技术可行性、市场潜力，以及以太网下一次迭代的时间。目前正在考虑使用800GbE和1.6TbE。Google、Facebook、Microsoft、Intel、Cisco、和 Broadcom等正围绕着调制(PAM4、6、8)、信道数量和最大带宽、所需的纠错程度以及功率/热管理等问题展开激烈争论。

预测显示，2022年市场数据流量将达到51.2 Tb，这将需要800G光学接口。

新的800G光纤可插拔MSA专注于2km的数据中心连接，并利用基于PAM4的信令，使用QSFP112-DD或OSFP32建立8X100Gb和4X200Gb光纤信道。

系统设计人员面临带宽增加、信号完整性、降低功率、热管理、增加输入/输出面板密度等之间的平衡，当然还有成本降低的需求。利用相干和光学密波分复用(DWDM)传输技术将使这场革命成为可能。

我们预计，由于对更高带宽的需求，相应连接器将获得快速增长。移动电子产品的爆炸性增长、云服务的持续采用、物联网、工业4.0、人工智能和新兴的5G网络，将需要数据中心基础设施的不断升级。

未来，协同封装光学等新兴技术可能成为高速数据传输的更先进解决方案。OIF最近宣布成立一个新的项目，研究联合共封装光学在数据中心内的应用。

可插拔I/O连接器的增强版本将满足当前的40G/100Gb/s以太网需要，以及未来800Gb及更高版本的技术要求。

声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请与我们联系，我们将及时更正、删除，谢谢。

END

加入”连接器行业微信群“加客服申请

▼