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成功开发和部署基于 224G 的系统突破了工程和制造领域的极限，需要彻底的系统架构改造，让设计人员和实施人员来确定最佳前进路线。如何确保最佳信号完整性？ 针对不断增加的系统相关散热量，我们能做些什么？ 这些问题以及更多其他问题是我们探索构建强大、可靠的 224 Gbps-PAM4 系统架构的设计考虑因素的核心。
信号完整性
由于 224 Gbps-PAM4 技术具有前所未有的高速传输，部署该技术带来了一系列信号完整性难题。该技术依赖于更高的频率和复杂的调制方案，这使其对传输损耗、插入损耗、串扰、反射和抖动十分敏感——所有这些因素都有可能导致信号衰减和网络性能降低。以下是在 224G 数据中心架构中保持信号完整性的一些重要因素。
屏蔽、接地和布局
邻近的高速信号（干扰源）产生的电磁干扰 (EMI) 会干扰附近的信号（受影响方），从而影响传输可靠性。224G 系统的高频率让这一点变得格外具有挑战性。为了降低串扰，务必通过设计合适的外壳、实施导电接地面和地线、以及使用屏蔽布线解决方案在信号线之间形成屏蔽。
有效的接地可以去除不必要的电流，防止它们干扰信号路径。精心设计布局规划以及早期提供接地线路对于降低高频串扰风险至关重要。这些技术可以确保不间断的高频信号传输，这对于保持信号完整性非常重要。
精确的组件放置和材料选择
在 224G 系统架构中，每一个细节都非常重要。从印刷电路板和电缆到连接器和芯片，每个组件都必须经过精心选择以实现低损耗特性，从而降低信号衰减和失真。线路长度——电信号在印刷电路板上传输经过的物理距离——需要精确的控制和匹配的布线，从而在复杂的印刷电路板布局上同步信号。这种系统的制造公差也需要更加严格，因为系统行为和传输信号中的噪声很容易因组件制造质量不佳、焊接不匹配和不符合规格的尺寸而失真。
功率输送和热管理
224G 技术的实现带来了更高的功率要求和更重要的热管理问题。有哪些方法可以应对这些难题？
满足更高功率的要求
224 Gbps-PAM4 收发器和设备消耗的功率比前几代产品高得多。数据中心的电力基础设施需要能够应对更高的负载。系统架构师应在容量和冗余度更高的升级版配电单元 (PDU) 上进行投资以避免出现瓶颈。设计工程师应使用低损耗、高效率的布线来尽可能降低功率损耗。此外，224G 系统应部署动态功率管理 (DPM) 系统，从而可以根据实时需求调整功率分配。有效的 DPM 将有助于降低系统能耗、通过减少散热来改善热管理，以及提高整体系统性能。在输入功率输送方面，每套电气系统都有一定的公差来适应标称目标值左右的异常情况。224G 系统对输入功率的品质更为敏感，因此应特别注意要降低输入功率的噪声、过冲、下降和抖动。
制定所需的热管理策略
高速数据传输会产生大量热。如果产生的热量没有有效地从系统组件中排出，组件温度可能会超过允许的温度上限，或者出现温度波动。因此，热量会影响组件性能并会对硬件造成永久性的物理损坏。正因为如此，在设计 224G 系统以及其他系统时，热管理都必须是首要考虑因素。
高效的冷却系统是数据中心安全、可靠、高效运行的关键。作为整个行业内这项工作的一个范例，开放计算项目 (OCP) 冷却环境项目组建了行业专家团队，为数据中心及其组件的高效冷却制定了最广为人知的实践和标准。224G 系统硬件性能对较高的温度值十分敏感。因此，热设计工程师应优化系统中的气流，以便从这些系统中高效传输热量，并保持关键组件的温度低于建议的可靠工作温度上限。应持续监控组件温度和系统热状态，以便在热问题和热点成为真正的问题之前加以确定和应对。
功率传输和热管理是相互关联的，上述策略有助于缓解这两个难题。
低延迟
224G 应用需要几乎即时接收到关键信息。即使最轻微的延迟也会对自动驾驶汽车、远程手术和工业自动化流程等敏感应用产生负面影响。最大程度减少，甚至消除整个过程中每一步的延迟是非常重要的。系统和传输线路中的任何不平衡或意外延迟都可能会大大影响系统性能和传输线路行为。
更少停留，更低延迟
系统架构师应尽可能优先考虑在设备之间采用直连，而不是通过多个交换机或路由器进行连接。经过网络节点的每一跳都会增加总延迟。最大程度减少数据包处理步骤也可以降低延迟。数据包经停的次数越少，其在系统中移动的效率就越高。此外，更少的经停降低了由于设计缺陷或制造公差而导致的不平衡延迟的风险。智能流量管理和高效路由协议使数据包能够快速移动到目的地。
经过优化的网络硬件
选择正确的组件以实现高效数据流对于降低延迟有显着影响。系统架构应包括专为 224G 速度设计和优化的高质量连接器。专为低延迟操作而设计的高效交换机和路由器将最大程度降低网络设备间的处理延迟。这些组件具有直通交换、硬件卸载和低缓冲延迟等功能。它们采用最先进的技术制造，经过全面的功能和性能测试。
标准和可扩展性
设计工程师还必须使其高速数据中心系统架构面向未来。为此，他们需要遵循标准并考虑可扩展性。遵循既定标准还有助于通过使用广泛可用的组件以及利用大量此类系统来降低系统的总成本。这些方法为供应链的稳健性和可靠性提供了保障，以确保按时交货。
新兴的更高带宽标准
通过协作实现灵活性
高速数据中心需要易于改造和扩展的架构。模块化和可扩展方法简化了这些问题。独立、可更换的模块——例如计算节点和网络交换机——可以根据需求变化交换或添加组成部分。这种灵活性正是开放计算项目 (OCP) 的特点之一，该项目代表行业领导者的共同努力，而 Molex莫仕正是其积极参与者之一。
OCP 工作的重点在于这种模块化、可扩展的方法，反映出对打造能够与未来数据中心技术无缝集成的系统基础设施时所面临的挑战和机遇的敏锐洞察力。
跨功能设计方法
Molex莫仕独特的共同开发方法使合作成为创新的核心。Molex莫仕让系统架构师、硬件专家和半导体专家汇聚一堂，与客户合作共同开发定制数据中心解决方案。Molex莫仕提供全面的高性能数据中心产品，专为 224G 架构而设计。凭借从设计过程开始便贯穿其中的合作，Molex莫仕帮助客户实现 224G 数据中心的巨大潜力。
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