智算中心高速互连技术报告（2026）（V1.0）_30页_2mb

智算中心高速互连技术报告（2026）总结

核心内容

本报告聚焦于吉瓦级智算中心高速互连技术架构的演进趋势，涵盖计算节点、交换节点、柜内节点及机柜间互连等关键场景。随着算力需求的指数级增长，传统互连技术在传输速度、空间、成本等方面的局限性日益显现，新一代高速互连技术成为推动算力基础设施升级的关键方向。

主要观点

1. 超节点架构：

   • 超节点通过多卡 GPU 点对点互连，提升单节点内卡间通信带宽与效率。
   • 采用 Scale-up + Scale-out 混合模式，支持大规模集群部署。

2. 高速互连技术分类：

   • 铜互连：包括 DAC、ACC、AEC、NPC、CPC 等，适用于短距离与高密度场景。
   • 光互连：包括 AOC、可插拔光模块、NPO、CPO 等，适用于长距离与高带宽需求。

3. 技术演进方向：

   • 传输速率从 56Gbps 向 448Gbps 演进。
   • 产品设计向微型化、高密度、低损耗、低成本方向发展。

4. 互连架构演进：

   • 从传统背板架构向线缆背板 Cable Tray 架构、有中板正交架构、无中板正交架构演进。
   • 各架构在不同场景下展现出不同的优势与适用性。

5. 互连技术实现路径：

   • 端接形式（Press-fit/SMT/BGA/LGA）持续演进，以满足更高密度与信号完整性需求。
   • 高速连接器、内部高速 I/O、外部高速 I/O、高速 PCB 板材、高速 Raw Cable 等关键技术均在高速化与优化方向发展。

6. 下一代技术展望：

   • 铜互连与光互连将并存发展，形成“光铜并存、优势互补”的格局。
   • CPC（共封装铜互连）与 CPO（共封装光互连）成为未来重点突破方向。

关键信息

2.1 超节点高速互连硬件架构

• 线缆背板 Cable Tray 架构：广泛应用于行业，支持灵活互连与多方向扩展，具备高密度、高可靠性及低成本部署优势。
• 有中板正交架构：通过中置 PCB 实现前后板卡正交互连，提升信号完整性。
• 无中板正交架构：取消中板，直接对插，实现无背板全互连交换矩阵，具备极强扩展性与低信号衰减。

2.2 计算节点高速互连

• 主流连接器包括 MCIO、PCIe、PSAS、DDR、背板连接器等。
• 铜缆与光缆组件均支持 56Gbps 至 448Gbps 的速率演进。
• 信号完整性（SI）要求不断提高，阻抗公差从 ±5Ω 紧缩至 ±2Ω，内偏移从 10ps/m 提升至 3ps/m 甚至 2ps/m。

2.3 交换节点高速互连

• 交换节点带宽从 25.6Tbps 向 102.4Tbps 演进，速率从 56Gbps/lane 向 224Gbps/lane 演进。
• 铜互连进阶（NPC/CPC）与光互连跃迁（NPO/CPO）成为主流方向。

2.4 柜内节点间高速互连

• 互连方案包括线缆背板、有中板正交、无中板正交等。
• Cable Tray 架构：支持灵活的网状拓扑，具备高密度、低成本、可扩展性。
• 公差设计：推荐最终互配基准公差≤1.0mm（无浮动方案），或≤浮动量尺寸（有浮动方案）。
• 浮动能力：X/Y 方向与 Z 方向浮动，提升插接可靠度与装配便捷性。

2.5 机柜到机柜间互连

• 铜互连方案：
  • DAC（直连铜缆）：适用于短距离，成本低。
  • ACC（有源铜缆）：适用于中短距离，支持信号补偿。
  • AEC（有源电气铜缆）：适用于长距离，支持时钟数据恢复。
• 光互连方案：
  • AOC（有源光缆）：适用于 <100m 的机架内互连。
  • 可插拔光模块：适用于 100m～10km 距离，未来将向 1.6T 标准化演进。
  • NPO/CPO：将光电转换前置，实现高带宽密度与低功耗。

3.1 端接形式

• Press-fit：适用于高密度与高可靠性场景，但受限于 PCB 工艺。
• SMT/BGA/LGA：更小型化，但维修难度较大。
• 推荐孔径从 0.31mm 到 0.25mm 缩小，以适应更高速率与更小间距需求。

3.2 高速连接器

• 主流连接器包括 GF5TX、GF7E、GF9A、HCTC、ARK、MHT、Capella、Intrepid 系列。
• 速率从 56Gbps 到 448Gbps，支持不同应用场景下的互连需求。

3.3 高速 PCB 板材

• 介电损耗（Df）与损耗因子（Dk）是关键参数，不同速率要求不同的板材。
• 非国产板材包括 MEGTRON6、MEGTRON7、MEGTRON8 等；国产板材包括 NY6300S、H360Z、NY-P4N、S9N2 等。

3.4 高速 Raw Cable

• 采用更低 Dk/Df 的绝缘材料及优化结构（如双层绝缘、发泡绝缘、双芯共挤）降低链路损耗。
• 信号完整性指标包括 SDD21（插入损耗）、阻抗、内偏移等，需满足 40GHz 到 110GHz 的频率范围。

4. 下一代互连技术路径展望

• CPC 技术：通过“芯片-连接器-铜缆”一体化设计，降低链路损耗、功耗与成本，支持多种互连场景。
• CPO 技术：将光引擎与电芯片共封装，实现高集成度与高带宽密度。
• 光铜并存：未来将形成混合架构，铜互连用于短距，光互连用于长距，协同互补，提升整体能效与性能。

技术路线与应用方案

总结

本报告全面分析了吉瓦级智算中心高速互连技术的现状与未来方向，强调了铜互连与光互连的协同演进趋势，为行业提供了系统性的技术方案与产品推荐。通过技术标准制定、产业生态构建与技术创新突破，推动了高速互连技术在智能算力基础设施中的应用与发展。