英伟达在圣诞节发布重磅消息:新一代GB300和B300 GPU将在明年3月GTC大会上正式发布。
英伟达在今年GTC发布会上首次展示了其采用铜缆方案的GB200服务器,采用了铜缆 背板的连接方式,使用了近5000根NVLink铜缆,合计长度超过2英里。
铜缆方案用于AI集群短距传输,改变了传统GPU集群的内部连接方式。
GB200内部图和布线:
资料来源:英伟达
根据相关消息,在GB300中,英伟达会优化铜缆连接方案,以满足更高性能和更大数据量的传输需求。
GB300中由于switch芯片上下并列的原因,有一半的线缆预计增加30 厘米,整体增幅50% 左右,这意味着铜缆在GB300中的使用将更加广泛。
有消息称,由于铜缆需求的增加,英伟达甚至派人驻厂盯进度,以确保供应链的顺畅。
据预测,从2023年至2027年,高速铜缆的年复合增长率将达到25%,显示出强劲的市场潜力。
英伟达新一代GB300服务器将带来供应链的重大变革,此次主要性能提升还包括HBM、液冷散热、800G ConnectX-8网络接口卡等方向。
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铜缆高速连接行业概览
铜缆高速连接主要用于数据中心内部服务器与交换机之间、存储器与交换机之间以及交换机与交换机之间的短距离互联传输场景。
采用铜缆连接方案不仅有助于提升数据传输速度和可靠性,还在散热效率、信号传输及成本方面有显著的优势。
铜缆的引入实现了芯片性能高达30倍的提升,将使用功耗降低至传统材料的二十五分之一。
按照是否需要电源来增强信号,铜缆高速连接可分为无源铜缆(DAC)、有源铜缆(ACC)和有源电缆(AEC)。
DAC:是一种两端连接有收发器的铜缆,主要用于数据中心内部或高性能计算机的短距离连接,长度通常为1至7米。
ACC:适用于高性能计算HPC和其他需要高速数据传输的应用场景。
AEC:适合在数据中心短距且高速场景下使用,是大型数据中心降本方案之一。性能方面,AEC在传统铜线电缆的基础上,通过在线缆两端加入Retimer芯片实现对信号的放大和再生。
后续AEC有望大量应用于以太网接入侧(包括推理和训练架构),预计将在未来2-3年内完成对DAC的替换,市场空间预计达30-40亿美金。
当前国外市场中,继英伟达证明铜缆方案可行后,出于降本需求,非英伟达客户特别是ASIC加速高速线缆使用,DAC/ACC/AEC等订单有望全面增加。
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铜缆高速连接产业链
铜缆高速连接产业链上游主要包括铜材、塑料、电子元器件等原材料。
其中,铜材是铜缆高速连接器的核心材料,其导电性能和稳定性对连接器的性能有重要影响。
塑料主要用于连接器的绝缘和保护部分,电子元器件用于连接器的信号传输和处理。
而绝缘材料对成品性能有较大影响,高速传输材料绝缘材料普遍使用发泡材料,需要高速线物理发泡押出机,设备稀缺且海外订货周期长。
铜缆高速连接中游生产制造环节,主要由专业的连接器制造商承担,主要负责将上游原材料加工成成品连接器,包括设计、加工、组装、测试等多个环节。
下游终端应用领域主要包括数据中心、通信基站、云计算、医疗设备、汽车电子等。
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铜缆高速连接市场竞争格局
铜缆生产具有极强的技术壁垒,包括工艺及设备壁垒。
市场格局方面,全球市场排名靠前的是安费诺、莫仕和泰科等老牌企业,安费诺市占率在40%以上,莫仕占比约20%左右。
国内在铜缆高速连接产业链各环节参与厂商众多,主要包括兆龙互联、博创科技、沃尔核材、瑞可达、神宇股份等。
根据公开资料显示,博创科技高速铜缆产品系列主要包括25G至800G的DAC、ACC以及AEC等,公司在沙特通信展览上发布的800G产品为应用于数据中心互联的800G高速有源铜缆。此外,博创科技和Marvell合作,全新研发了高性能800GAEC产品,搭配MarvellRetimer芯片,采用支持不同SerdesI/O速率配置以及不同模块封装的互联,能满足AECtoDAC的halfactive应用。
兆龙互联已研发出800G传输速率的高速电缆组件,公司是Credo铜缆核心合作伙伴,已收到亚马逊和微软需求。
沃尔核材子公司乐庭智联生产的400G、800G高速通信线为DAC铜电缆,12月预计7000万高速线产值,计划在2025年到货8台设备,并已经锁定了总共20台设备的订单。
宝胜股份SFP5650G高速线缆适用于数据中心、高性能计算等高速通信场所;神宇股份公司生产的DAC铜连接线缆可大量用于AI伺服器内部数据的传输;金信诺现阶段高速业务90%为应用于服务器内部的高速连接产品,AOC及DAC产品为外部连接产品,公司也有为客户配套供应。
除了DAC、ACC和AEC之外,铜缆高速连接还包括其他类型的高速连接器,如高速背板连接器和IO连接器等。
英伟达GB200系列机架的背板连接、近芯片连接及机柜间I/O连接均用到铜连接方案。
安费诺Overpass有线背板方案:
资料来源:安费诺
高速背板连接器
高速背板连接器在数据传输中能够实现设备间的高速和稳定连接。
作为高速数据传输的关键元器件,其传输速率已升级至112G,下一步向224G发展,匹配各种应用场景下的高速互连要求。
从供给端来看,在56G及以下领域,海外厂商技术领先,但在最新一代的112领域,国内外厂商技术起点基本一致。
海外厂商安费诺、莫仕、泰科以及申泰四家国外巨头在25G及以上高速连接器产量每年超过2000万只,占据了绝大部分目前25G以上高速连接器市场,安费诺56G和112G的Paladin系列占据高速背板连接器近70%的市场份额。
华丰科技、庆虹电子、中航光电等国内厂商已具备56G高速背板连接器的量产能力,基本完成龙头通讯设备厂商华为、中兴56G等产品的替代工作。
112G时代,国内厂商无需规避专利技术壁垒,可降低产品的研发成本和难度,国内厂商等正在加速国产化替代。
目前多家厂商已推出112G高速背板连接器并已完成主要客户的产品测试,华丰科技等部分厂商开始布局224G高速背板连接器的研发。
高速I/O连接器
国内高速I/O连接器在以往长时间内也主要由海外安费诺等巨头垄断,近年来随着下游通信设备厂商对国产化内部器件的需求日益增长,在112G以上高速产品方面,中航光电、电连技术、立讯精密等国内厂商已有相应产品面世并完成了小批量生产。
此外,瑞可达已逐步开发了应用于AI与数据中心领域的SFP 、CAGE系列,高速板对板连接器、高速I/O连接器,AEC系列产品,目前相关项目正在推进中;精达股份公司控股子公司恒丰特导生产的镀银高速铜线产品的主要客户有安费诺、乐庭、Molex、立讯精密、新亚电子等。
产业链上下游各环节参与厂商众多,包括鼎通科技、鑫科材料、华脉科技、铭普光磁、得润电子、胜蓝股份、陕西华达、航锦科技等在相关细分环节都有所布局。