有源銅纜

大模型背后的隱形英雄

現(xiàn)在大家都在關(guān)注大模型，像ChatGPT，xAI等，尤其是Deepseek，最近都火出圈了！

這些超強(qiáng)能力的AI模型，都是通過(guò)超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，吃掉了大量的算力，才訓(xùn)練出來(lái)了超大模型。單個(gè)GPU遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足超大規(guī)模訓(xùn)練的算力要求，需要通過(guò)高速互聯(lián)技術(shù)，把GPU、機(jī)架等連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)算力倍增的效果。

對(duì)于互聯(lián)的材料選擇，現(xiàn)在的原則是：“能用銅纜的地方盡量用銅纜，只有銅纜做不到的時(shí)候，才考慮用光互聯(lián)。”成本和功耗是主要原因。

現(xiàn)在大多數(shù)的超算中心以及Nvidia下一代的GPU 主要還是采用銅纜，NVIDIA GB200 NVL72系統(tǒng)使用5184條大銅纜，合計(jì)長(zhǎng)度超2英里。這種全銅互聯(lián)的方案相比光互聯(lián)的功耗會(huì)更低，據(jù) Nvidia 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛介紹，與使用光收發(fā)器和重定時(shí)器相比，銅互聯(lián)方案能節(jié)省約 20 千瓦的電力，將機(jī)架功耗從原來(lái)的 120 千瓦降至 100 千瓦。在一些特殊的環(huán)境下，比如有些數(shù)據(jù)中心是建在孤島或海底，銅纜作為無(wú)源傳輸媒介，其耐用性更強(qiáng)，維護(hù)成本相對(duì)較低，特別是在惡劣環(huán)境下（如海底或偏遠(yuǎn)地區(qū)），銅纜的性能通常更為穩(wěn)定。在這些特殊的場(chǎng)合，盡管銅纜帶寬有限，仍然可能成為更優(yōu)的選擇。

銅的歷史

銅的歷史可以追溯到上世紀(jì)90年代。當(dāng)時(shí)，半導(dǎo)體行業(yè)使用的是鋁線，隨著集成電路的越來(lái)越小，鋁的導(dǎo)電性和可靠性成了瓶頸，鋁線更容易斷裂。

1997年，IBM打破了這一瓶頸，宣布了可制造的銅CMOS技術(shù)。1998年9月1日，IBM成功推出了世界上第一款使用銅互聯(lián)的微處理器——PowerPC 750，它最初是采用鋁設(shè)計(jì)的，其工作頻率為300 MHz，采用銅互聯(lián)之后，同一芯片的速度至少能達(dá)到400MHz，提高了33%。IBM的這一突破使得眾多的半導(dǎo)體廠商，如摩托羅拉、德州儀器、AMD、英特爾等都開(kāi)始轉(zhuǎn)而探索銅纜連接技術(shù)。根據(jù)IBM的研究，銅線的導(dǎo)電電阻比鋁線低40% 左右，這可使微處理器速度額外提高15%，而且尺寸更小。可靠性和耐用性也顯著提高，長(zhǎng)期可靠性提高 100 倍。

進(jìn)一步，銅纜的壽命也變得很長(zhǎng)，可以達(dá)到10到30年之間。此外，銅纜極低的發(fā)熱量更好地解決了散熱問(wèn)題。芯片上的元件越多，發(fā)熱量就越大，而銅比鋁散熱更快，可以降低芯片的運(yùn)行溫度。從IBM的突破開(kāi)始，銅互聯(lián)技術(shù)就成為了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。各大芯片制造商紛紛采用銅互聯(lián)，推動(dòng)了處理器速度和效率的不斷提升。

上一節(jié)提到NVIDIA的GB200 NVL72服務(wù)器，其中就有5000多條銅纜。通常一個(gè)機(jī)柜4000-5000千條銅纜幾乎是標(biāo)配。

上千條銅纜一起工作，如何確保每一條銅纜都穩(wěn)定可靠？

必須要對(duì)銅纜進(jìn)行測(cè)試，為了提高測(cè)試效率，業(yè)內(nèi)使用了一種叫做PXI網(wǎng)分的設(shè)備，它的作用是幫助我們更快地并行同時(shí)測(cè)試多組銅纜。單臺(tái)滿配的PXI網(wǎng)分相當(dāng)于8臺(tái)4端口的臺(tái)式網(wǎng)分，這樣配置的測(cè)試速度比使用單臺(tái)臺(tái)式網(wǎng)分配合開(kāi)關(guān)矩陣的方式設(shè)備測(cè)試快很多倍。

如果測(cè)試量不是特別大，也可以選擇單臺(tái)網(wǎng)分加上開(kāi)關(guān)矩陣，通過(guò)切換選擇不同的銅纜進(jìn)行測(cè)試，足夠應(yīng)對(duì)小規(guī)模的測(cè)試。如果需要更多端口的測(cè)試，一臺(tái)主控電腦可以控制4個(gè)PXI機(jī)箱，并行測(cè)試 32對(duì)差分銅纜。這種配置適用于需要快速、大規(guī)模測(cè)試的場(chǎng)景。

銅連接的未來(lái)挑戰(zhàn)和趨勢(shì)

目前主流的224G傳輸速率確實(shí)已經(jīng)能夠滿足絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算的需求，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加和新興應(yīng)用對(duì)帶寬需求的急劇提升，448G的預(yù)研顯得尤為重要。

對(duì)于448G的預(yù)研而言，可能會(huì)遇到一些技術(shù)挑戰(zhàn)，如信號(hào)衰減、噪聲管理、電源功耗等，但隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步和調(diào)制解調(diào)技術(shù)的創(chuàng)新，這些問(wèn)題是可以被逐步克服的。

在448G的預(yù)研中，高速信號(hào)的調(diào)試和一致性測(cè)試尤為關(guān)鍵。作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的一員，是德科技的設(shè)備可以為研發(fā)人員提供可靠的高帶寬測(cè)試環(huán)境，驗(yàn)證信號(hào)的完整性、電源完整性、噪聲管理以及誤碼率等關(guān)鍵性能指標(biāo)。

關(guān)于是德科技

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