随着数据中心不断应对人工智能（AI）和云计算日益增长的数据传输需求，生成式AI模型和机器学习工作流对现有基础设施造成了巨大压力，因此光学和电气互连技术的创新变得势在必行。

Marvell Ara PAM4 DSP.

Marvell推出Ara DSP平台

Marvell推出了Ara PAM4 DSP平台（产品简介链接），该平台通过集成八条200-Gbps PAM4电气通道和八个200-Gbps光学接口，实现了1.6 Tbps的总带宽。该平台基于先进的3纳米工艺技术构建，与前代产品相比，功耗降低了20%。Marvell表示，这种效率提升能够在超大规模数据中心的限制条件下支持能耗较高的AI工作负载。同时，该解决方案集成了高摆幅激光调制器驱动器，无需外部驱动器即可简化设计并降低制造成本。

在互操作性方面，该平台遵循IEEE 802.3dj和InfiniBand XDR标准，以实现多供应商环境中的兼容性。其串联前向纠错（FEC）技术实现了每通道226.875 Gbps的编码速率，确保了强大的预FEC误码率（BER）裕量，以适应大规模部署。该DSP还具备实时诊断功能，包括信噪比（SNR）监测、眼图分析和主机与线路侧接口的环回功能。

Marvell Ara 框图

Ara平台支持1.6T OSFP和QSFP-DD外形规格，简化了数据中心之间的连接，并支持DR8、FR4和LR8等光学互连配置。它提供了8x8任意到任意的交叉开关交换，以实现高速I/O的路由灵活性。此外，该平台还支持多种变速箱模式，包括半速率和四分之一速率配置，以实现与旧系统的向后兼容。

Ara DSP的激光集成和对行业标准的遵循，使其适用于下一代交换机、网络接口控制器（NIC）和加速处理单元（XPU）中使用的高密度200-Gbps I/O接口。

PAM4在AI驱动的数据中心中的应用

AI驱动的数据中心面临着一个日益严峻的挑战：在保持能效的同时，扩展带宽以满足前所未有的数据传输需求。随着生成式AI模型和机器学习的普及，处理的数据量呈指数级增长。训练这些模型需要高速、低延迟的互连，以便在交换机、NIC和XPU之间每秒传输数太比特的数据。传统的二进制调制技术已无法满足这些带宽需求，因此正在向更先进的解决方案（如4级脉冲幅度调制（PAM4））转变。

PAM4调制技术是一种允许每个信号周期携带两倍于传统非归零（NRZ）调制信息量的技术。通过将数据编码为四个不同的幅度级别，PAM4在不需要成比例增加信号频率的情况下有效地将带宽翻倍。然而，PAM4也引入了技术挑战，包括对噪声和失真的敏感性更高，这必须通过先进的纠错和信号处理来解决。

NRZ 和 PAM4 编码

与Ara一样，精细节点工艺技术促进了高摆幅激光调制器驱动器和先进纠错机制直接集成到DSP中。这些发展解决了PAM4的固有局限性，同时确保了每通道200 Gbps的高速数据传输性能。降低光学模块的功耗已成为首要任务，而转向更小的工艺则使这一目标得以实现。

支持未来数据中心连接

随着生成式AI和机器学习的持续增长，能够在满足带宽需求的同时优化能效的解决方案将决定超大规模基础设施的竞争力。像Marvell Ara这样的发展对于确保网络能够在不损害运营成本或可持续性目标的情况下处理AI数据流至关重要。Ara平台将于2025年开始向选定客户提供样品。