数据中心的激增没有任何减弱的迹象。Cisco最新的视觉网络指数（VNI）研究预测，全球年IP流量在3年前突破每年1 Zettabyte之后，到2022年将达到每年4.8 Zettabyte。未来5年，全球通信量将增加三倍，达到人均50GB。VNI研究预测到2022年网络设备将达到285亿台，高于2017年的180亿台，82%的数据流来自视频观看。
根据Cisco的报告，大多数IP流量要么源于数据中心，要么终于数据中心。然而，随着中心之间的数据流变得越来越庞大，这些设施中需要管理的数据将变得更多。所有这些活动都意味着“超尺度”是必然的未来。在2016年安装的所有服务器中，约有四分之一的服务器都安装在了超大型设施上，但到明年，这一数字将增长到近二分之一。对现代数据中心产生重大影响的其他发展包括400 Gbp技术的发展、云计算的扩展，以及虚拟数据中心、机器学习和人工智能推动变革的方式。
为了满足高信号完整性、低延迟、低插入损耗和高密度数据传输的迫切需要，能够支持400Gbp的收发器和模块正在迅速发展。最前沿的是四通道小尺寸可插拔-双密度（QSFP-DD）系统，它是迄今为止最先进的互连标准。定义新标准外形因素和性能规范的是QSFP-DD Multi-Source Agreement（MSA）工作组，该工作组由领先的数据中心设备和元器件供应商组成。
QSFP-DD MSA小组的成产是为了满足400 Gbp的速度/密度要求。目前QSFP-DD MSA工作组有60多家公司和组织。该标准的发起人包括Broadcom LTD、Cisco、Corning、Finisar、富士康互联技术、华为有限公司、英特尔、Juniper Networks、Lumentum、Mellanox、Molex LLC和TE Connectivity。阿里巴巴集团、Celestica、Ciena、DellEMC,、Fujitsu、Hewlett-Packard Enterprise、诺基亚和住友电器等多家知名机构也为工作组做出了贡献。
QSFP-DD：最终性能
QSFP-DD MSA工作组公开发布了两项技术规范。一个是QSFP-DD 硬件技术规范，它定义了电气连接器、模块笼、光纤连接器和模块类型。另一个技术规范是QSFP-DD公共管理接口规范（CMIS），它定义了主机与模块之间的管理接口协议。
QSFP-DD是业界最小的400 GbE模块，可提供卓越的端口带宽密度。该标准配备了一个8通道的电气接口，每个通道的数据传输速率高达50 Gbp，功耗至少为20 W。它还支持3m的无源铜缆、100m的平行多模光纤、500m的平行单模光纤以及2km和10km的双工单模光纤。QSFP-DD连接器/笼与传统的QSFP模块和电缆完全向后兼容（图1）。
图1. Molex的QSFP-DD 笼及电缆
常见的旧数据中心互连解决方案支持单通道或四通道数据传输；此外，下一代系统并未完全配备少数可用的八通道外形因素。QSFP-DD适应高速网络的带宽/信道容量、电气需求和热要求。重要的是，QSFP-DD互连还可以通过创新的散热器为长距离相干互连提供400 Gbp的性能。这点非常重要，因为先进的ASIC会消耗更多的功率和散热。
QSFP-DD标准涵盖软件和硬件。CMIS描述了主机控制基于双线串行接口的QSFP-DD模块所需的软件方法和寄存器。CMIS旨在涵盖从电缆组件到相干密集波分复用（DWDM）模块等各种可能的模块功能和应用。QSFP-DD硬件规范则定义了机械收发器、连接器和笼，包括电气和光学接口。它还定义了QSFP-DD模块、连接器和笼系统的热性能。QSFP-DD连接器可适配传统的QSFP电缆和收发器。
QSFP-DD性能规范
虽然QSFP-DD同时支持线端和客户端接口，但预计将主要用于大容量、成本敏感的客户端。支持多种介质和收发器类型，包括直连铜线（DAC）电缆、多模光纤（MMF）、单模光纤（SMF）、波分复用（WDM）和相干模块。收发器和有源铜/有源光缆组件将支持100Gbp、200Gbp和400 Gbp的以太网、光纤信道或Infiniband（IB）应用。
QSFP-DD连接器系统完全向后兼容所有基于QSFP的收发器和40至200 Gbp的电缆，包括QSFP+和QSFP28。向后兼容非常重要，特别是在这个过渡时期；例如，许多ASIC都是为多接口速率而设计的。具有跨越多个速度的能力，使工程师能够跨数据中心交错实施，并支持规模购买。
热管理也是QSFP-DD系统的重要组成部分。平顶设计允许供应商和/或特定应用的骑乘散热器和/或热管，以适应各种端口入口、端口排气和侧对侧冷却选项。笼式集成散热器的性能得到了验证，充分利用了模块冷却的前后气流。空气可以通过散热器从过道吸入，以进行额外的散热。此外，创新的收发器散热器在QSFP-DD规范中是可选的。与使用集成散热器的其他模块类型相比，热管理方面的这一创新是一个很大的改进，集成散热器为无源铜缆提供了不需要的热管理，而为WDM/相干应用提供了的热管理却不充分。
由于它的热管理特性，在其标准配置中，单个QSFP-DD SMT连接器和笼至少支持12W；在较低功率等级中，放宽更高消耗等级所需的散热设计要求，以避免不必要的成本。对于超过20W的热负载，可提供带内部骑乘散热器的堆叠式笼，以及单个和前部对前部笼。
QSFP-DD系统支持有8个主电气通道的模块。它包括1个机械模块、1个单高度1x1表面贴装笼和连接器、1个配有集成连接器和散热引脚的压接2x1笼，及CMIS管理规范。
除了其自身的互连标准外，QSFP-DD CMIS还可适用于八通道小尺寸可插拔（OSFP）MSA和车载光学联合体（COBO）以及QSFP和SFP-DD。然而，由于其通用性、成本效益和未来验证，QSFP-DD互连在可预见的未来，将成为主要的可插拔收发器。随着人们对连接设备的需求不断增加，出于越来越多的原因，QSFP-DD系统将出现在更多的地方，使世界成为一个更快、更依赖数据的世界。
Scott Sommers是Molex行业标准主管，也是QSFP-DD MSA工作组的联合主席。
