在当今的数据中心领域，多个机架之间的互连方式主要有铜缆和光纤两种选择。它们各自具有独特的特点和适用场景，下面我们将详细探讨这两种互连方式以及有源铜缆的相关内容。
　　铜缆与光纤的对比
　　铜缆的结构相对简单，电信号直接通过铜线进行传输。而光信号的传输则更为复杂，电信号需要先转换成光信号，然后沿着光纤传输，在另一端再转换回电信号。
　　从结构简单性来看，铜缆具有明显优势。光通信需要使用光收发器，这是一个小型模块，其中包含用于产生光的半导体激光器、用于将电信号编码到光上的调制器、用于传输光脉冲的光纤，以及用于在另一端将光脉冲转换回电信号的光电二极管接收器。
　　简单的结构往往意味着更低的成本。光收发器必须使用磷化铟等特殊材料，并且需要以极高的精度制造。同时，光收发器对温度非常敏感，会产生大量的热量，因此需要额外的冷却和精心的热设计，这些都增加了成本，使得光通信的成本高于简单的铜线。
　　简单的结构还可能带来更低的延迟。光链路需要额外的串行化、编码和光电转换等步骤，这些步骤加起来会增加纳秒级的延迟。而普通的铜缆所需的功率更小，驱动几米长的铜线传输电信号所需的能量，仅为驱动光模块内部的激光器、调制器和光电二极管所需能量的一小部分。
　　此外，简单的结构也意味着更高的可靠性。光模块的潜在故障点更多，激光器会随着时间推移而老化，连接器容易受到灰尘和错位的影响，而且组件本身也容易受到高温和静电放电的影响。因此，在能够使用铜缆的情况下，通常优先选择铜缆。我们平时常见的铜缆被称为无源铜缆或 Direct Attach Copper（DAC）。
　　铜缆存在的问题
　　然而，铜线的物理特性限制了电缆的实际长度和数据传输速度。铜并非理想导体，当电子在导线中运动时，它们会与铜原子碰撞，并以热能的形式损失能量。在高频率下，情况会变得更糟。
　　一种称为趋肤效应的物理现象会将电流推向导体表面，从而缩小导体的有效横截面积。原本粗大的导线，在电学上就变成了一层薄薄的壳，电流流通面积的减小导致电阻增大。因此，有时会看到很粗的高频电缆，额外的直径虽然不会改变趋肤深度，但会增加电流流过的表面积，从而略微降低电阻。
　　无源铜缆通常是 “双轴” 结构，即两根绝缘导线绞合在一起。这种结构会产生电感和电容，进而赋予电缆特性阻抗，阻抗类似于交流信号的电阻。如果电缆、发射器和接收器不匹配，部分信号就会反射回来，这些反射信号会与正向信号混合，产生失真，在高速传输时会导致 “闭眼” 现象。
　　双轴电缆的电磁场会相互干扰，导致串扰。此外，高频信号会向环境中辐射能量，同时也会接收噪声。因此，在高频下，铜链路会受到衰减（信号变弱）、色散（脉冲边缘模糊）和串扰（信号相互干扰）的影响。数据传输速度越快（脉冲越短），电缆越长，另一端产生的信号就越差。基本上，必须在长电缆和快速数据传输之间做出选择，而且这两者都有上限。
　　过渡区（Overkill Zone）
　　光纤可以覆盖广泛的范围，从非常短的高速链路到数据中心之间非常长的互连。例如，光纤用于连接区域园区内的各个数据中心。以光脉冲的形式在数公里外传输信号确实很酷，但如果只是想用一根 3 米长、每通道 100G 的线缆来连接液冷机架中的 GPU，这超出了一般铜缆的承载能力。然而，将电信号转换成光信号，驱动激光器，接收信号再转换回电信号等操作，对于这种短距离高速传输来说，可能存在过度设计的情况。如果能以某种方式将铜线延伸到这个 “Optical Overkill Zone” 的每一个角落，那将是非常理想的。
　　有源电缆（铜缆）
　　那么，铜缆如何实现更远更快的传输呢？实际上，如果对铜的物理特性以及高频细节的衰减程度有相当的了解，就可以在发送信号之前对其进行预处理，例如增强高频细节，这样信号经过电缆传输后就能按预期到达目标位置。如果在远端对信号进行后处理，例如在仍然需要时进一步增强高频部分，或者减去早期比特渗入当前比特的噪声，就可以有效改善信号质量。
　　从概念上讲，这就是 Active Electrical Cables（AEC）的工作原理。它们在电缆的两端都放置了数字信号处理器。在发送端，它们会调整波形以适应后续传输；在接收端，它们会修复信号损失。这就是为什么 AEC 的连接器看起来很大，实际上这些连接器里有芯片在进行重要的信号处理工作，因此得名 “有源电缆”。而传统的铜缆被称为无源电缆，因为它们在传输前后都不会对信号做任何处理。
　　这种主有源信号处理技术使得 AEC 能够比无源铜缆传输更远的距离，传输速度也更快。如果需要高速但又希望长度在机架内，那么 AEC 比光学互联更便宜、功耗更低，可靠性也高出几个数量级。即使距离很短，速度很慢，以至于处于 DAC 性能的极限，高速 DAC 仍然体积庞大且难以管理。而 AEC 使用更细的铜线，不通过增加铜线数量来抵消衰减，而是通过运行在嵌入式芯片上的信号处理固件来抵消衰减，因此终电缆的体积多可减少 75%。