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AI数据中心

AI数据中心市场增长

随着人工智能(AI)的快速发展,AI数据中心正在加快部署大规模GPU集群*1。

在数千乃至数万个GPU协同运行的AI系统中,仅有高速通信还不够,整个系统的高精度同步同样不可或缺。
因此,除低抖动、低噪声外,高精度的频率控制以及在高温环境下的稳定运行均成为重要的性能要求。

主要要求包括:

  • GPU服务器的高密度化与高速化
  • 支持800G/1.6T级高速网络
  • 提升整个系统的同步与时序精度

满足这些要求,是构建新一代AI基础设施的关键。

满足这些要求的关键元器件,正是能够生成精准、稳定时钟信号的高精度晶体元器件。

*1 指通过高速网络连接多个GPU(图形处理器),使其作为一个大规模计算系统协同运行的架构。

支持AI服务器高速大容量通信的高精度晶体元器件

在AI数据中心领域,搭载大量GPU的AI服务器正迅速向更高性能和更高密度方向发展。
在AI服务器内部,GPU通过高速链路互连,实时交换海量数据。
服务器之间的连接也正从400G向800G演进,未来将进一步迈向1.6T级高速网络。

由于多个高速器件需要协同运行,整个系统的同步精度会显著影响处理性能和通信质量。
在高速信号处理中,时钟质量尤为关键。因此,低相位抖动、低相位噪声和高精度时序控制不可或缺。

实际上,AI服务器需要具备以下性能:

  • 支持高速、大容量通信
  • 为GPU间通信提供低延迟、高精度同步
  • 低相位抖动和低相位噪声
  • 适用于高密度集成的小型元器件
  • 支持7×24小时连续运行的高可靠性

在AI服务器不可或缺的光收发模块、时间卡、网络接口卡(NIC)和加速卡等组件中,高精度时序器件发挥着重要作用。

NDK通过高精度晶体元器件,为AI服务器的高速大容量通信和稳定运行提供支持。

AI服务器内部结构示意图

根据系统规模,AI数据中心可能部署数千台乃至数万台AI服务器(GPU服务器)。

NDK晶体元器件广泛应用于多种组件,包括AI服务器通信不可或缺的光收发模块,以及服务器内部的时间卡、网络接口卡(NIC)和加速卡等,并发挥着重要作用。

AI服务器解决方案

光收发模块

面向800G/1.6T AI数据中心网络的光模块(光收发模块)
通过将AI服务器发送的电信号转换为光信号,并在接收端重新转换为电信号,光收发模块可实现高速、稳定的数据传输。
高速光通信对低相位抖动、高频运行和小型化提出了更高要求。在部分应用中,还需要达到±20 ppm级的频率精度。
NDK提供高品质时钟解决方案,实现高速光通信所需的低相位抖动和高精度频率控制。

对象产品

时间卡

时间卡为服务器和网络设备提供高精度时间同步。
在AI数据中心,大量服务器和网络设备协同运行,因此整个系统需要精确的时间同步。
因此,短期稳定度和频率温度稳定性尤为重要。
NDK时钟解决方案为此类高精度同步系统提供支持。

对象产品

网络接口卡(NIC)

网络接口卡(NIC)是连接服务器与网络的关键设备。
在AI数据中心,NIC承担服务器间海量数据高速传输的重要任务,因此需要支持高频运行并具备低相位抖动特性。
具备这些性能的NDK晶体元器件,为高速、稳定的数据通信提供支持。

加速卡

加速卡是一种用于加速AI训练、推理以及大语言模型(LLM)工作负载的计算板卡。
为稳定发挥高计算性能,需要低抖动和小型化。
满足这些要求的NDK晶体元器件,为AI系统稳定的高速处理提供支持。

选择NDK产品的理由

以低相位抖动和低相位噪声实现高品质信号

NDK晶体振荡器与MEMS器件的相位噪声及相位抖动对比数据

NDK晶体元器件已广泛应用于汽车和通信基站等严苛领域,能够满足温度变化、振动、噪声及长期稳定性等要求。
晶体元器件无需使用PLL(锁相环)电路即可生成高频信号,与MEMS器件相比,有助于实现更低的相位抖动和相位噪声,从而为高速通信提供高品质时钟解决方案。

支持最高+125℃运行,能够确保高温环境下的稳定性

* 图片仅供示意。

随着GPU性能不断提升、服务器内部集成密度不断提高,AI数据中心服务器的发热量也随之增加。因此,时序器件需要在高温环境下仍保持稳定运行。
NDK提供丰富的晶体元器件产品阵容,可支持最高+125℃运行,即使在高温环境下也能提供稳定的时钟信号。
NDK晶体元器件还广泛应用于ADAS(高级驾驶辅助系统)等对严苛温度环境和高可靠性有严格要求的车载领域。NDK将车载市场积累的高可靠性技术应用于AI服务器和高速通信设备,支持其全年无休稳定运行。

光刻加工技术助力小型化与高频化

晶体元器件制造工艺对比

4英寸晶圆

为实现小型化与高频化,NDK采用源自半导体制造的光刻加工技术。
通过对人造石英进行高精度加工,可形成传统机械加工难以实现的精细、均匀结构,从而兼顾小型化与高频性能。

面向高速通信与高精度时序设计的技术支持

要实现晶体谐振器或晶体振荡器的稳定振荡,器件与电路之间的匹配至关重要。
NDK可根据客户的实际电路条件进行振荡评估,并推荐电路与晶体元器件的最佳组合。
通过与多家IC制造商开展评估与认证,NDK还提供与NDK晶体元器件配套的电路图、评估数据等参考信息。
NDK为AI服务器和高速通信设备所需的高精度时序设计提供全方位支持。

AI数据中心相关技术与产品信息

AI数据中心晶体振荡器相关技术与产品信息

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