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英偉達主攻高性能,安費諾專注穩定性:國產高速連接器還有希望嗎?

發布時間:2024-09-13作者來源:金航標瀏覽:1324


ChatGPT面世600余天,AI讓消費電子和數據中心業務持續增長,英偉達、安費諾成為最大贏家。在這個大背景下,國產高速連接器路在何方?能否實現我國IT產業自主可控?


ChatGPT面世至今,已經600余天了。


600多天以來,AI浪潮席卷全球,給消費電子領域帶來了不小的影響:智能手機變成了AI智能手機,PC變成了AIPC。依托于AI的發展,消費電子領域,迎來了久違的復蘇。


市場調查機構 Counterpoint Research給出報告,2024 年第 2 季度全球PC出貨量 6250 萬臺,同比增長 3.1%,連續 2 個季度出現同比正增長。


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▲不同品牌PC出貨量增幅 來源:Counterpoint Research


同時,伴隨著消費電子領域AI化帶來的性能需求,數據中心也迎來升級換代的契機,特別是在超大規模數據中心和邊緣計算領域。3月,英偉達發布GB200-NLV72,讓高速連接器概念成功出圈,該服務器采用的是線纜背板連接架構,具有 5000 根 NVLink銅纜(合計長度超 2 英里)。AMD、惠普企業、博通和思科在內的多家科技巨頭,則宣布成立UALink推廣組織,研發UALink連接器以對英偉達形成抗衡。


那么問題來了,AI的爆火,是如何讓硬件迎來升級換代的?


01 | 硬件全面升級,PC新連接器出現


硬件層面而言,AI對于數據中心與PC市場的升級換代,提出了以下四點具體的需求:


1.高性能計算:深度學習模型的訓練需要大量的計算能力,因此,高性能的硬件設備如圖形處理單元(GPU)、專用神經網絡處理單元(NPU)和應用特定集成電路(ASIC)變得越來越受歡迎。這些硬件可以加速模型的訓練速度,使AI應用更加高效。


2.大規模內存:許多AI任務需要大規模內存來存儲大型數據集和模型參數。傳統的中央處理單元(CPU)通常無法滿足這些要求,因此,出現了具有大內存容量的硬件解決方案,如高性能計算集群和圖形處理器云服務。


3.高帶寬互聯: AI系統通常需要高帶寬的數據傳輸,以便將數據從傳感器、存儲設備或其他計算節點傳輸到處理節點。這導致了對高速網絡連接和高帶寬互聯硬件的需求,以確保數據的快速流動。


4.節能性能:能源效率一直是硬件設計的關鍵因素。AI系統通常需要長時間運行,因此對于能源的有效使用至關重要。硬件制造商不斷努力開發能夠在高性能的同時保持低能耗的解決方案,以降低運營成本。


對于AIPC而言,目前主流的處理器平臺,有高通Snapdragon X Elite平臺(算力可達45 TOPS)AMD Ryzen 8000系列(AI算力達39 TOPS)以及英特爾Lunar Lake平臺(AI算力達到120 TOPS)。在此基礎上,AIPC的內存需要采用LPDDR5x以上的規格。


當前,市面上的內存技術,主要分為DDR和LPDDR兩類,主要區別體現在DDR更追求高性能,而LPDDR則更兼顧高性能與低功耗。此外,兩者所使用的連接器,亦有所不同:DDR內存通常采用DIMM連接器或SO-DIMM連接器與主板相連,而LPDDR則是通過BGA焊接的形式與主板相連。


性能方面,兩者的[敏感詞]版本LPDDR5X和DDR5的指標其實非常接近,LPDDR5X的最大數據傳輸速率為8533MT/s,而DDR5的最大速率為8800MT/s。


隨著移動辦公的主流化,AIPC的發展離不開筆記本電腦,此時LPDDR5x內存的劣勢便顯現出來了:基于BGA焊接的設計使得它不具備升級空間,且僅能通過返廠排除內存故障。


因此,CAMM2連接器應運而生。


“LPDDR5 CAMM2 連接器的出現,首次實現LPDDR5內存模組化,(此前都是內存顆粒以BGA形式直接焊接在主板上),模組化方便系統的升級以及維修,未來有機會替代傳統的SO-DIMM連接器。”興萬聯電子研發總監、高級工程師蔡友華向記者介紹。


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▲興萬聯CAMM2 連接器與SO-DIMM連接器


蔡友華的這段話,解釋了CAMM2能夠成為JEDEC標準規范的重要原因:比BGA更靈活,比SO-DIMM更節約空間。其重要性對于寸土寸金的筆記本電腦內部空間不言而喻。


兼具省空間和高可維護性的兩大特質,只是CAMM2 連接器的第一步。更為重要的是,相對于DDR5 SO-DIMM的262 Pin端子設計,LPDDR5 CAMM2端子數量為644 Pin。更多的端子數量,帶來了更高的性能上限。優群科技業務經理陳波對記者透露:“CAMM2[敏感詞]可以支持128G的內存容量,即傳統的DDR4、DDR5需要4顆且單顆32G才能滿足的需求,CAMM2一顆就可以滿足?!?


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▲CAMM2 連接器示意圖 來源:優群科技


目前,兩家企業均實現了CAMM2新品量產并應用在筆電客戶新機型上。針對自家新品,陳波表示優群的CAMM2優勢主要表現在優異的高頻阻抗表現、獨特的產品設計等方面?!巴ㄟ^這些優勢,優群的CAMM2技術不僅滿足了筆記本電腦的高性能需求,還為消費者和企業用戶帶來了更穩定、更高效的使用體驗。”陳波說道。


根據JEDEC透露的[敏感詞]消息,未來的DDR6和LPDDR6都會用CAMM2取代長期使用的SO-DIMM和DIMM。在各方的推動下,CAMM2連接器將很快成為市場的主流選擇。然而,當前的CAMM2連接器仍存在一大弊端,其固定方式仍然依賴于螺絲,與行業力推的免工具裝配概念背道而馳,這仍是需要眾多連接器廠商去攻克的一個難題。


AIPC的升級,是一個系統工程,CAMM2連接器只是其中的一部分。蔡友華認為:“預計隨著數據中心、云計算和AI服務器需求的增長,PCIe 6.0將在未來幾年內逐漸成為市場主流,而PCIe 7.0可能會在十年內的某個時間點普及?!?


隨著AIPC的不斷迭代升級,PCIe連接器、雷電5連接器等各類連接器,都迎來了大放異彩的機遇。


02 | 讓英偉達登頂,這個市場很誘人


PC市場的復蘇,顯然只是AI效應的一部分。另外的一大部分,則是數據中心業務。


近年來,全球主要國家在數據中心的建設上都進行了大規模投資,商啟咨詢統計數據顯示,全球數據中心行業市場規模從2017年的465.5億美元增長至2021年的679.3億美元,預計2030年規模可達1589.7億美元。


也正是因為在數據中心業務上的出色表現,英偉達得以一騎絕塵,在2024年一度成為全球市值第一的公司。而與之一起成為行業贏家的,是安費諾。在英偉達的COMPUTEX主題演講中,安費諾的總裁兼CEO R. Adam Norwitti表示:“我們很自豪能夠為英偉達提供先進的互連解決方案,為Blackwell加速器提供了復雜而高效的互連產品。”


據悉,GB200及其連接器和銅纜由安費諾[敏感詞]供應,強勢地排除了泰科和莫仕等競爭對手。根據分析師預測,一臺英偉達GB200-NVL72服務器的線束價值量約為34萬元,其中高速連接器價值量約為30萬元。此外,還有背板連接器價值量約為21萬元 。


高速連接器之所以能有較高的價值量,性能是核心因素。安費諾官方給出的數據顯示,其OverPass電纜組件專為支持每條通道224G PAM 4帶寬而設計,無需通過線路卡傳輸信號,建立了與外部IO端口的直接連接,與PCB線路和層壓板相比,采用了損耗更低的布線。

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▲EXAMAX2?背板連接器系統 來源:安費諾信息通信


相比起傳統的解決方案,它能夠輔助主板廠商進行更靈活地進行PCB布局的設計,從而改善散熱性能,也能夠降低PCB成本,提升產品的整體性能。目前,安費諾的產品線涵蓋了2、4和8對結構,線徑從32 AWG到26 AWG不等,傳輸速度為10G、28G、56G、112G和224G PAM 4。


除了安費諾之外,其他巨頭如泰科、莫仕和砷泰也都在該領域有所布局,據中咨智庫《重點電子元件研究報告》,安費諾、莫仕、泰科和砷泰四家廠商,每年可生產超2000萬只25Gbps及以上高速背板連接器。


具體到產品,莫仕的Mirror Mezz Enhanced扣板互連技術同樣支持到224 Gbps-PAM4,使用 2.5mm 和 5.5mm 連接器提供不同的堆疊高度。此外,莫仕還提供多種銅互連和光互連方案,如Inception線纜背板系統、CX2 Dual Speed 近ASIC連接器到電纜系統、OSFP 1600 I/O 解決方案,以及QSFP 800和QSFP-DD 1600 I/O 解決方案。


泰科的AdrenaLIN 224G連接器產品組合則是充分考慮到互聯性和兼容性,其AdrenaLINE Slingshot連接器,針對 25 至 32 AWG 電纜背板架構進行了優化設計。


此外,泰科還推出了STRADA Whisper Absolute 背板系列組件,專為 112G PAM4 設計,可支持傳輸高達 112 Gbps 的數據,滿足客戶對高性能、高帶寬系統的需求。目前該系列電纜和連接器的裝機容量分別達到 6,000 萬 dps 和 2.94 億 dps,且仍在不斷擴大。


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▲STRADA Whisper Absolute 背板系列組件 

來源:TE Connectivity


砷泰也已在上一屆的上海慕尼黑電子展上,展示了自家的224 Gbps PAM4互連方案。


在銅互連方案之外,光互聯方案也正朝著高速化的方向發展:2024 光纖通信大會上,英特爾就展示了[敏感詞]與其 CPU 共同封裝的全集成光學計算互連(OCI)芯粒,利用 8 對光纖,每對光纖攜帶 8 個 DWDM 波長,合計 64 條通道,而每條通道可實現雙向 32Gbps 傳輸速率,帶寬共計 4Tbps,覆蓋范圍達 100m,采用 PCIe 5.0 傳輸接口同 CPU 通信。


高速化,已經成為AIPC和數據中心連接器發展的重要趨勢。


03 | 直面市場競爭,國產化替代加速


當然,談及高速連接器,不得不提一個老生常談的話題:國產化替代。在國際競爭日趨激烈的當下,先后有數百家中國高科技企業被列入出口管制實體清單,在不可控國際因素及國內數字經濟轉型需求的驅動下,我國IT產業自主可控的緊迫性愈加凸顯。


當前,國內不少企業也都開始著重發力高速連接器,其中就包括了大家所熟知的立訊精密、華豐科技和沃爾核材等。當前,華豐科技是華為高速背板連接器兩大國內供應商之一,其[敏感詞]一代的112G產品已經推出,224G高速背板連接器也于去年上半年成功研制,并已達到樣品試制合格的狀態。


沃爾核材在投資者互動平臺,也透露了一部分的信息:公司已完成了多款單通道224G高速通信線樣品的開發,目前部分樣品已通過客戶的測試,小批量已完成交付,尚需配套客戶產品進行驗證;后續供貨情況需視客戶需求而定,暫未形成批量銷售。


作為國內連接器市值“一哥”的立訊精密,則是在2014年就開始布局,自主研發Optamax??超低損耗、抗折彎高速裸線技術,基于該技術開發了112G/224G PAM4 DAC和“輕有源”銅纜產品,能夠實現每通道高達112/224Gbps的傳輸速度,為系統提供單Port 800Gbps甚至1.6Tbps的雙向聚合數據吞吐量。


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▲立訊高速連接器


立訊精密官網也展示了其Intrepid背板連接器、OSFP112 2x1 Connector、OSFP 1x1 Connector等連接器產品,性能滿足了112Gbps標準。


可以看到,當前國內的高速連接器產品,距離海外領先的標準尚有差距,但追趕的進程依然相當順利。這一切,離不開國內銅材企業的鼎力支持。興業合金營銷中心副總監、高級工程師洪松柏向記者介紹:“這一類的高性能合金過去行業內基本是長期依賴進口,主要使用德國和日本等公司的材料,目前興業的產品已部分形成國產化替代。”


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興業合金高速連接器銅合金帶材


高速連接器的較高的性能要求,也對銅合金材料提出了更高的要求:


1. 高強度:銅合金材料需要具備足夠的強度,以承受連接過程中的機械應力。


2. 高導電率:為了減少信號傳輸過程中的能量損失,銅合金材料需要具有高導電率。


3. 高耐熱性:連接器在長時間工作或高溫環境下仍能保持性能穩定。


4. 高抗應力松弛性能:在高溫或長時間工作條件下,銅合金材料應保持其機械性能,避免因應力松弛導致的性能下降。


當前,國內像興業合金、博威合金和金田銅業等都為行業提供了適合高速連接器使用的銅合金產品。洪松柏向記者透露:“目前興業合金的XYK-59、XYK-32、XYK-58等合金,已經能夠在部分領域進入替代,如華為、中興等通信設備領域,浪潮的高端服務器領域的高速連接器等?!?


04 | 小結


總體來看,要迎著高速互連的產業趨勢走,連接器行業需要攻克的技術難題還有很多。當前,高速連接器的國產化進程相對順利。依托于完善的產業鏈和市場優勢,國內的部分產品在性能、可靠性等方面已經能夠對國際一線品牌形成追趕。


AI發展至今日,是噱頭還是未來的機遇已經無需爭議,它將會給科技帶來全新的變革,每一次技術的飛躍,都標志著行業的深刻洗禮與重塑,而掌握關鍵技術的主導權,則意味著掌握了引領未來走向的鑰匙。在這個全新的領域,自主創新和進口替代是中國科技產業未來十年到二十年發展的核心戰略與寶貴機遇。


我們期待,AI新領域的國產化替代,能夠對提升國內連接器產業的競爭力,促進國內相關產業鏈的發展,增強國家的科技自主能力。

免責聲明:本文采摘自公眾號連接器世界網,作者陳宇軒,本文僅代表作者個人觀點,不代表金航標及行業觀點,只為轉載與分享,支持保護知識產權,轉載請注明原出處及作者,如有侵權請聯系我們刪除。

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