2026-04-23 
Con el rápido desarrollo de la inteligencia artificial, los servidores de IA y los clústeres de GPU se han convertido en la infraestructura informática fundamental de los centros de datos. Desde el entrenamiento de grandes modelos de lenguaje hasta los servicios de inferencia en tiempo real, estas aplicaciones plantean exigencias sin precedentes en cuanto al rendimiento informático y el ancho de banda de datos. En la arquitectura subyacente que sustenta estos sistemas de alto rendimiento, la tecnología de transmisión de señales de alta velocidad se enfrenta a graves desafíos.
Según los institutos de investigación del sector, el mercado mundial de las GPU superó 40 000 millones de dólares en 2024, con una tasa de crecimiento anual superior al 30 %. Un solo servidor de entrenamiento de IA puede integrar ocho o más GPU de alto rendimiento, formando un conjunto informático unificado mediante una interconexión de alta velocidad. Esta arquitectura informática de alta densidad impone requisitos extremadamente exigentes en cuanto al ancho de banda de transmisión de datos y la calidad de la señal en el interior del servidor.
Mientras tanto, los sistemas de almacenamiento también están experimentando una transformación. Los sistemas de almacenamiento SATA y SAS tradicionales ya no pueden satisfacer las necesidades de las cargas de trabajo de IA, y los SSD de alta velocidad basados en el protocolo NVMe se están convirtiendo en la norma. La nueva generación CXL (Compute Express Link) Esta tecnología mejora aún más la ampliación de la memoria y la convergencia del almacenamiento, lo que permite a las GPU y las CPU acceder a recursos remotos de memoria y almacenamiento de forma coherente con la caché.
Como estándar dominante para la interconexión interna de dispositivos en servidores, PCI Express (PCIe) ha evolucionado hasta su quinta generación y ha alcanzado la madurez. PCIe 5.0 aumenta la velocidad de transmisión por carril de 16 GT/s (PCIe 4.0) a 32 Gt/s, duplicando el ancho de banda por carril. En el caso de las tarjetas gráficas o los adaptadores de red en configuración x16, el ancho de banda bidireccional teórico puede alcanzar 128 GB/s.
Sin embargo, las mayores velocidades de transmisión también plantean nuevos retos técnicos:
· Atenuación de la señal: Las señales de alta velocidad sufren pérdidas al transmitirse a través de las pistas de los circuitos impresos y los conectores; la atenuación se agrava a frecuencias más altas. Las señales PCIe 5.0 tienen una distancia de transmisión efectiva más corta que las de PCIe 4.0, lo que exige un diseño de trazado más riguroso.
· Integridad de la señal: Las señales de alta velocidad son más vulnerables a la diafonía, los reflejos y el ruido, lo que puede provocar errores en la transmisión de datos y reducir la estabilidad del sistema.
· Margen de tiempo: Unas velocidades de transmisión de datos más altas implican ventanas de tiempo más estrechas, lo que impone requisitos más estrictos en cuanto a la sincronización del reloj y la precisión de los flancos de señal.
Para hacer frente a los retos que plantea la transmisión de señales a alta velocidad, Reajustador ha surgido una nueva tecnología. Un «retimer» es un dispositivo de regeneración de señal que se coloca en la ruta de la señal de alta velocidad y que detecta, recupera y resincroniza las señales atenuadas para ampliar la distancia efectiva de transmisión y mejorar la integridad de la señal.
A diferencia de los simples amplificadores de señal (redrivers), los retimers logran la regeneración de la señal mediante los siguientes mecanismos:
· Ecualización de la señal: Compensa la atenuación de altas frecuencias y restaura la amplitud de la señal.
· Recuperación de reloj y datos (CDR): Extrae la señal de reloj de la señal de entrada para eliminar la fluctuación.
· Recronización de la señal: Regenera señales de datos limpias utilizando el reloj recuperado.
· Transparencia del protocolo: No analiza el contenido de los datos y es totalmente transparente para los protocolos de las capas superiores.
En los servidores de IA y los sistemas de almacenamiento de gama alta, los chips retimer se han convertido en componentes fundamentales para garantizar una transmisión de señales fiable y de alta velocidad. Desempeñan un papel indispensable en la interconexión entre GPU y CPU, así como en las conexiones ampliadas para unidades SSD NVMe.
CXL (Compute Express Link) es un nuevo protocolo de interconexión de alta velocidad basado en la capa física de PCIe 5.0, pero con funciones más avanzadas. El estándar CXL 2.0 admite tres protocolos:
· CXL.io: Compatible con los protocolos PCIe para la detección y configuración de dispositivos.
· CXL.cache: Admite la coherencia de la caché de los dispositivos, lo que permite que estos compartan la caché de la CPU.
· CXL.memoria: Admite el acceso semántico a la memoria, lo que permite a los dispositivos acceder directamente a la memoria del sistema.
El valor fundamental de la tecnología CXL reside en eliminar el cuello de botella de la memoria de la CPU en las arquitecturas tradicionales, lo que permite que aceleradores como las GPU y los FPGA accedan a bloques de memoria de gran capacidad de forma coherente con la caché. Esto resulta crucial para el entrenamiento de la IA y las aplicaciones de big data que requieren una gran cantidad de memoria.
MCIO (Mini Cool Edge IO) es un estándar de conector compacto de alta velocidad diseñado para aplicaciones PCIe y CXL de última generación. MCIO ofrece las siguientes ventajas:
· Mayor densidad: Admite más canales de señal en un espacio más reducido.
· Mejor integridad de la señal: La disposición optimizada de los pines y el diseño del blindaje reducen la diafonía.
· Conexión por cable: Admite la conexión de dispositivos externos mediante cables, lo que permite superar las limitaciones de espacio del chasis.
El entrenamiento de modelos de IA de gran tamaño requiere la colaboración de cientos o incluso miles de GPU. La interconexión de alta velocidad garantiza un intercambio de datos de gradientes y parámetros de modelo entre las GPU con baja latencia y un gran ancho de banda. La tecnología de resincronización garantiza la integridad de la señal a través de complejas placas base y cables de larga distancia.
Las aplicaciones de HPC, como la computación científica, la simulación y la secuenciación genética, plantean exigencias extremadamente elevadas en cuanto a ancho de banda y capacidad de memoria. La ampliación de memoria mediante CXL, combinada con la mejora de la señal mediante retimers, permite crear bancos de memoria de gran capacidad y alto ancho de banda para acelerar las tareas de computación.
Los servidores de juegos en la nube virtualizan varias instancias de GPU en una sola máquina física para ofrecer servicios de renderización en tiempo real a distintos usuarios. El acceso de alta velocidad al almacenamiento y a la memoria es fundamental para garantizar una experiencia de juego con baja latencia.
Las soluciones de almacenamiento definido por software (SDS) basadas en servidores estándar requieren conectar un gran número de unidades SSD NVMe. Las tarjetas de expansión con retimer PCIe 5.0 permiten ampliar la capacidad de almacenamiento con una alta densidad de unidades SSD para crear grupos de almacenamiento de alto rendimiento.
Ante las exigencias cada vez más complejas de las interconexiones de alta velocidad, los diseñadores de sistemas deben tener en cuenta los siguientes factores:
· Distancia de transmisión: Evalúa la distancia física que deben recorrer las señales para determinar si es necesario aplicar la mejora del retimer.
· Configuración de carriles: Seleccione los modos de bifurcación PCIe adecuados (x16/x8/x4) en función de los requisitos del dispositivo.
· Compatibilidad con protocolos: Confirme si es necesario que se admita el protocolo CXL y cuáles son los requisitos funcionales específicos de CXL.
· Diseño térmico: Los chips de retiming de alta velocidad tienen un consumo energético relativamente elevado y requieren soluciones térmicas adecuadas.
· Verificación de compatibilidad: Asegúrate de que la tarjeta de expansión sea compatible con las placas base, los sistemas operativos y los dispositivos de destino.
La llegada de la era de la IA está transformando el diseño de la arquitectura de los centros de datos. Desde la transmisión de alta velocidad del PCIe 5.0 y la regeneración de la señal mediante la tecnología Retimer hasta la ampliación de la memoria del protocolo CXL, cada una de estas tecnologías contribuye a liberar todo el potencial de la computación con IA.
Para las empresas que planean implementar una infraestructura de IA, comprender los principios y los casos de uso de estas tecnologías subyacentes les ayuda a tomar decisiones tecnológicas más acertadas y a crear plataformas informáticas de alto rendimiento y gran fiabilidad.
Linkreal (LR-LINK) es una empresa nacional de alta tecnología especializada en soluciones de conectividad para servidores y centros de datos. Su cartera de productos incluye adaptadores de red Ethernet, tarjetas de expansión de almacenamiento, soluciones de expansión de GPU, etc. En sintonía con las tendencias de desarrollo de las tecnologías PCIe 5.0 y CXL, la empresa ofrece soluciones de expansión de señal de alta velocidad para servidores de IA, computación de alto rendimiento, almacenamiento definido por software y otros escenarios de aplicación.
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