AIGC 引爆高速銅互連商機

 高速背板連接器 (backplane connector) 用於連接背板和子板等, 通常用於模組化設計的伺服器, 交換器和路由器等通信設備, 算力設備中. 高速背板是電子系統中各模組間進行物理連接的部分複雜系統, 依賴於背板上的連線, 走線和連接器來處理大量的高速數據流.

隨著數據傳輸速率的提升以及各設備向小型化, 輕量化的發展, 為減少信號損耗等, 高速背板器在架構上向正交架構和線纜背板架構等方向演進. 高速背板連接器根據不同的應用場景, 主要包含傳統背板和平行板方式, 正交形式, 板對板形式, 線纜背板形式.

乙太網 (標準)/IB (輝達獨家) 等網絡速度已經從 25G/50G 增長到 400G/800G, 並有望很快達到 1.6T; 單通道信號傳輸速率逐漸升級到 112G, 正在向 224G 領域演進. 高速背板連接器等作為整體互連功能的元件, 在高速數據傳輸的應用中扮演著不可或缺的角色.

隨著人工智能, 雲計算, 互聯網的快速發展, AI 伺服器, 高吞吐量交換器的需求量不斷擴大, 將帶動高速背板連接器需求增長. 根據 Business Research Insights, 全球來看 2021 年全球背板連接器市場規模為 19.402 億美元, 預計到 2031 年將達到 36.945 億美元, 預測期內 CAGR 為 6.65%.

外部可插拔高速 IO 接口連接器, 主要用於連接計算設備, 外部網絡設備和光纖等, 即連接交換器, 伺服器, 光纖網絡等. 為了能夠在高性能計算設備之間建立更高速度, 更長距離的數據通信, 將它們互連為一個整體, 提供更強的算力, 需要在光纖及外部網絡與計算設備之間建立一個數據接口, 特別是作為光模組的接口.

目前單通道 56Gbps 速率的高速 IO 連接器產品已經成熟, 112Gbps 技術的商用滲透率也在快速提升, 224 Gbps 領域, Molex 等連接器頭部廠商也已經開始開發; 包括高速 I/O, 接插端不分公母的背板電纜, 中間層板對板連接器和 Near-ASIC 連接器對電纜解決方案等.

受制於專利和技術先發優勢等, 泰科, 安費諾, 莫仕等海外龍頭在高速 IO 連接器市場份額持續領先. 泰科電子, 莫仕, 安費諾等歐美企業一直是高速連接器行業龍頭. 台灣相關廠商有 "佳必琪" (DAC, MCIO), "正凌"(背板), "貿聯"(224G高速 IO, MCIO),  "嘉基"  (MCIO), "鴻騰" (鴻海集團, 224G高速 IO) 等. 

據 Semianalysis 的分析, 每個 Blackwell GPU 都連接到一個安費諾 Paladin HD 224G 連接器, 每個連接器有 72 個差分對, 連接到背板 Paladin 連接器後接下來使用了 SkewClear EXD Gen2 電纜背板連接到 Switchtray 的 Paladin HD 背板連接器, 再通過 OverPass 跳線電纜連接到 NVSwitch 晶片.

NVL36 採用了與 NVL72 相同的設計, 相應的由於 GPU 數量減半, 線背板和 OverPass 使用的電纜數量也近乎減半. 但由於要實現兩台 NVL36 的互聯, 每套 NVL36*2 系統將需要額外的 162 根 1.6T ACC (有源) 電纜互聯, 而為了將 NVLINK Switch 一半的帶寬連接到前面板, 輝達還使用了安費諾的 Densilink 跳線產品, 因此 NVL36*2 整體上跳線的用量是較 NVL72 基本相當的.

AI Scaleup 需要怎樣的通信技術? 綜合考慮距離, 功耗, 密度, 串擾, 成本. 根據 TheNextPlatform 報告, 銅纜的 cost 僅為 AOC (有源光纜)  的十分之一, 雖然 CPO 在功耗, 密度, 距離都更有潛在優勢, 但當前產業鏈還不成熟, 其對客戶機房改造, 伺服器設計等 "潛在成本" 是要高出不少的.

銅互聯應用場景主要有晶片直出跳線 overpass, 伺服器內部線, 背板互聯線和機櫃外部線. 高速跳線 overpass 可解決數據量激增及帶寬更高時面臨的傳輸問題. 伺服器內部線主要包括 MCIO 線, PCIE 線及 SAS 線等. 機櫃內高速背板互連指背板和單板之間通過裸線進行互連, 機櫃外部通過高速銅纜 ACC (有源電纜) 連接到伺服器 SFP/QSFP 等IO端口.