
芯片直出跳線overpass:高速跳線 overpass 可解決數(shù)據(jù)量激增及帶寬更高時(shí)面臨的傳輸問題,可實(shí)現(xiàn)AISC與背板、ASIC 與 IO 接口及芯片之間的互連,芯片跳線主要包括 C2B(芯片對(duì)背板)線、C2C(芯片對(duì)芯片)線、C2F(芯片對(duì)前面板)線。其使用有兩種場(chǎng)景,一是在服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 SERDES 速率達(dá)到112G以上時(shí)PCB傳輸距離和性能不滿足要求;二是某些結(jié)構(gòu)緊湊的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)用于節(jié)省PCB 面積,充分利用空間。
服務(wù)器內(nèi)部線:服務(wù)器內(nèi)部線主要包括 MCIO 線、PCIE 線及SAS 線等等;主要用于服務(wù)器內(nèi)部的各種連接,包括芯片直出跳線(overpass)、服務(wù)器內(nèi)部線(如MCIO線、PCIE線及SAS線)等。這些內(nèi)部線負(fù)責(zé)芯片與芯片、芯片與背板、背板與背板之間的數(shù)據(jù)傳輸?.
高速銅纜的三種形式
高速銅纜主要有DAC、ACC和AEC三種形式,DAC是最為通用的方案。在早期,高速銅纜一般指的是DAC(Direct Attach Cable),即無(wú)源直連銅纜,由鍍銀銅導(dǎo)線和發(fā)泡絕緣或者鐵氟龍芯線制成的高速電纜組成。隨著所需支持的傳輸速率提升,銅纜的損耗過大而無(wú)法滿足互聯(lián)長(zhǎng)度需求的時(shí)候,人們考慮在銅纜內(nèi)部增加有源信號(hào)驅(qū)動(dòng)器芯片,這些芯片將補(bǔ)償部分銅纜傳輸帶來(lái)的損耗,以增加傳輸距離,按有源芯片的不同可以分為ACC(Active Copper Cable)和AEC(Active Electrical Cable):
1)ACC是在線纜Rx端加入一定能力的線性Redriver來(lái)提供信號(hào)的均衡和整形中繼,延長(zhǎng)端到端的傳輸距離,一般來(lái)說(shuō)ACC可以在DAC的基礎(chǔ)上增加2-3米傳輸距離;
2)AEC實(shí)在線纜兩端加入CDR(時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù))對(duì)電信號(hào)進(jìn)行重新定時(shí)(Retimer)和重新驅(qū)動(dòng),其所能補(bǔ)償?shù)你~纜損耗能力一般比ACC更強(qiáng),并且可以有效阻隔抖動(dòng)的傳遞,所以能支持的端到端連接距離比ACC更長(zhǎng)。一般來(lái)講,高速銅纜最主要的應(yīng)用在于5米以下短距傳輸場(chǎng)景,DAC已然能夠滿足,而ACC、AEC更加適用于有一定傳輸距離要求和傳輸性能保障要求的場(chǎng)景;此外,無(wú)源DAC相比ACC、AEC兩種有源銅纜來(lái)說(shuō),低功耗的優(yōu)勢(shì)更加顯著,因而在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中通用性更強(qiáng)。
從構(gòu)成來(lái)看,高速銅纜由一組或多組差分信號(hào)線組成。一組差分信號(hào)線主要包括兩根高速線、一根地線及其周邊的絕緣層和屏蔽層,其中高速線是核心部分,材質(zhì)為鍍銀銅線(銀的導(dǎo)電性能優(yōu)于銅,鍍銀線相比純銅線電信號(hào)傳輸效率更高),被絕緣層所包裹。差分線外部還有金屬編織網(wǎng)和包層,分別起屏蔽作用及加固保護(hù)作用。目前一組差分信號(hào)線最高可以實(shí)現(xiàn)224Gbps的傳輸速率,高速銅纜可由多對(duì)差分信號(hào)線組成,以實(shí)現(xiàn)更高的通信速率。
差分信號(hào)線相對(duì)傳統(tǒng)的單端信號(hào)線的做法,在抗干擾能力、保持信號(hào)完整度方面具備顯著優(yōu)勢(shì)。差分信號(hào)線的工作原理在于兩根線都傳輸信號(hào),這兩個(gè)信號(hào)振幅相同,相位相反,信號(hào)接收端通過比較這兩個(gè)電壓的差值來(lái)判斷發(fā)送端發(fā)送的邏輯狀態(tài)。該傳輸方式相對(duì)單端信號(hào)走線來(lái)說(shuō),存在兩大突出優(yōu)勢(shì):1)抗干擾能力,因?yàn)閮筛罘肿呔€之間的耦合程度較高,當(dāng)外界存在噪聲干擾時(shí),幾乎是同時(shí)被耦合到兩條線上,而接收端關(guān)心的只是兩信號(hào)的差值,所以外界的共模噪聲可以被最大程度抵消;2)保持信號(hào)完整度,當(dāng)信號(hào)通過長(zhǎng)距離傳輸時(shí),信號(hào)的品質(zhì)容易受到衰減和失真的影響,而差分信號(hào)通過對(duì)兩個(gè)相反的信號(hào)進(jìn)行傳輸,即使信號(hào)發(fā)生衰減或失真,差分信號(hào)的接收端仍然可以通過比對(duì)兩個(gè)信號(hào)來(lái)還原出原始信號(hào),從而保證了信號(hào)的完整、可靠。
高速銅纜的現(xiàn)狀和未來(lái)
高速銅纜作為數(shù)據(jù)中心和AI服務(wù)器短距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵慕M件,正伴隨全球算力爆發(fā)式增長(zhǎng)迎來(lái)技術(shù)升級(jí)與市場(chǎng)擴(kuò)張。以下從現(xiàn)狀與未來(lái)趨勢(shì)兩方面綜合分析:
現(xiàn)狀分析
市場(chǎng)需求爆發(fā)
-AI服務(wù)器驅(qū)動(dòng):英偉達(dá)GB200/NVL72服務(wù)器采用高速銅纜背板互聯(lián)方案,單機(jī)柜銅纜價(jià)值量達(dá)20-25萬(wàn)元(背板線纜6萬(wàn)美元+跳線3萬(wàn)美元),成本較光纖低30%且無(wú)散熱瓶頸。2025年GB200機(jī)柜預(yù)計(jì)出貨5.5-6萬(wàn)臺(tái),帶動(dòng)全球AI服務(wù)器銅纜連接器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)395億-570億元。
- 短距傳輸優(yōu)勢(shì):在機(jī)柜內(nèi)或相鄰機(jī)柜間,銅纜憑借低成本(僅為光模塊的10%-20%)、低延遲和低功耗成為最優(yōu)解,尤其適用于GPU到芯片的高速互聯(lián)。
技術(shù)路徑與主流產(chǎn)品
- 技術(shù)升級(jí):主流速率從112G向224G迭代,單通道224Gbps可疊加實(shí)現(xiàn)1.6T傳輸,滿足GB300服務(wù)器更高帶寬需求。
競(jìng)爭(zhēng)格局
- 國(guó)際龍頭主導(dǎo):安費(fèi)諾,泰科、莫仕全球市場(chǎng)占有率合計(jì)超60%
未來(lái)趨勢(shì)
市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張, 中國(guó)銅纜高速連接器產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)計(jì)2025年超100億元,2028年突破200億元(CAGR≈25%)。
- 全球高速銅纜市場(chǎng)2023-2027年CAGR達(dá)25%,其中AEC因技術(shù)優(yōu)勢(shì)增速高達(dá)45%。
技術(shù)迭代方向
- 速率升級(jí):向單通道224Gbps(支持1.6T)和未來(lái)3.2T演進(jìn),解決高帶寬傳輸損耗問題。
- 材料與工藝突破:銅芯線絕緣技術(shù)及良率優(yōu)化(98%-99%)。
- 與CPO技術(shù)互補(bǔ):銅纜聚焦機(jī)柜內(nèi)短距傳輸,CPO(共封裝光學(xué))解決長(zhǎng)距高帶寬需求,兩者協(xié)同驅(qū)動(dòng)算力網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。
挑戰(zhàn)與風(fēng)險(xiǎn)
- 技術(shù)壁壘:高頻信號(hào)損耗控制、散熱設(shè)計(jì)及良率穩(wěn)定性仍需突破。
- 客戶依賴:國(guó)內(nèi)企業(yè)多通過安費(fèi)諾等國(guó)際大廠間接供貨,直接對(duì)接英偉達(dá)能力不足。
- 競(jìng)爭(zhēng)加劇:全球頭部廠商加速224G產(chǎn)品量產(chǎn),價(jià)格壓力可能擠壓中小廠商利潤(rùn);