是德科技深度拆解AI集群高速线缆四大测试难题

2/26/2025，光纤在线讯，随着AI技术的快速发展，AI计算集群正成为支撑深度学习和高性能计算的重要基础设施。

     在满足大规模数据处理、高速通信和高可靠性运行的需求方面，线缆和连接器的性能扮演着至关重要的角色。

      
AI计算集群对线缆和连接器的特殊要求
-   高带宽传输
     AI计算集群需要处理海量数据，特别是在分布式训练任务中，节点之间的数据交换量巨大。随着数据中心400G、800G乃至1.6T速率成为主流，数据传输速度也向112Gbps或者224Gbps迅速发展，短距离传输中广泛采用的直连铜缆（DAC）对带宽要求越来越宽。

-   低延迟通信
     低延迟是AI集群分布式计算性能的关键。连接器和线缆需要具有极低的信号传输延迟和抖动，以保证训练和推理的同步性。

-   高可靠性和耐用性
     AI计算集群通常长时间运行，且会经历频繁的维护和扩展操作。这对线缆和连接器的可靠性和耐用性提出了极高的要求。

-   电磁兼容性 (EMC)
     高密度的信号传输容易引发电磁干扰（EMI），线缆和连接器需要具备优异的屏蔽性能，并优化接地，以抑制干扰。

-   高密度与模块化设计
     为了提高集群的计算密度，机架内部线缆和连接器的设计越来越小型化和高密度化，如采用QSFP-DD、OSFP等接口标准。

  
高速线缆和连接器面临的测试挑战
     尽管现代线缆和连接器已经有许多标准可依，但AI计算集群的特殊环境仍带来了测试方面的多重挑战：

-   射频性能验证难度大
     高速信号传输对线缆和连接器的插入损耗、回波损耗、串扰等射频性能指标要求更高，对测试设备的精度和分析能力也提出了极高要求。

-   环境可靠性测试复杂
     极端温度、湿度以及机械振动等环境测试需要模拟实际使用场景，这不仅需要专业设备，还要确保测试结果的可重复性。

-   多协议兼容性测试复杂
     AI计算集群可能需要支持多种协议（如PCIe、InfiniBand、以太网等），因此需要测试线缆和连接器对不同协议的兼容性和性能。

-   物理尺寸和散热限制
     高密度设计的线缆和连接器在测试中容易受热量积累和尺寸限制的影响，特别是需要测试散热和插拔耐久性能。

应对高速线缆和连接器的射频测试挑战
     AI计算集群对线缆和连接器提出了高带宽、低延迟、高可靠性和高密度设计的严格要求，也为测试工作带来了巨大的挑战。随着AI技术的不断发展，线缆和连接器的测试技术也在持续迭代，以支持更高的性能、更低的功耗和更高的可靠性。

     完整的高速线缆和连接器的射频性能测试包括了S参数、插损、阻抗、串扰等，测试项目多、精度要求高。高效、快速、可靠的测试对于AI计算集群中高速线缆、连接器的性能保障至关重要，多端口矢量网络分析仪就是射频测试的首选。

——多端口测试解决方案
简单开关测试座方案
     这是早期最常见的解决方案之一。通过在两端口或四端口VNA上增加一组射频开关矩阵，可以扩展测试端口数量。虽然成本较低，但因测试路径中存在的开关衰减，影响了动态范围。同时因为需要多次切换路径以完成所有测量，测试时间较长。

全交叉开关测试座方案
     全交叉开关解决方案可以实现任意端口间的测量路径，这对于需要完整端口校准的应用至关重要。这种配置在开关矩阵中增加了复杂性，但可以对所有路径进行测量，适用于高性能测试需求。主要缺点是成本较高， 且在高频段应用中，开关衰减和温度漂移问题更加明显。

扩展测试座方案
     扩展测试座结合了开关和定向耦合器，可显著提高多端口测量的精度。通过堆叠多个测试座模块扩展端口数量，测量稳定性高，适用于要求苛刻的高频应用。然而，扩展测试座方案仍然存在开关切换时间的问题，并且动态范围会受到一定限制。

多端口网分解决方案
     现代技术的发展催生了无需开关的多端口VNA，例如Keysight的PXI VNA系列。每个端口都有独立的信号源和接收机，可以同时捕获所有测量路径的数据，具有以下优点：

·   消除了开关衰减，提高了动态范围。
·   显著减少了扫描次数，提高了测试速度。
·   测量精度和稳定性显著提高。

    
     多端口测试技术是现代电子测试中不可或缺的一部分。从简单的开关测试座到真正的多端口VNA，测试方案的不断优化为复杂器件的表征提供了可靠保障。未来，多端口测试技术将继续向高效、精准和智能化方向迈进。

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