智算中心高速互连技术报告2026_30页_2mb
报告摘要
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，旨在为开放、高效、绿色、智能、可规模复制的智算中心提供高速互连参考方案。随着人工智能、云计算和物联网等技术的快速发展，数据中心的算力需求呈指数级增长，传统互连架构在传输速度、空间、成本等方面的局限性日益显现，因此，新一代高速互连技术成为解决这一问题的关键。
主要观点
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超节点架构：
- 超节点通过多卡GPU点对点互连，实现高带宽和低时延。
- 支持“Scale-up + Scale-out”混合模式，满足大规模AI计算需求。
- 采用多种高速互连方案，如线缆背板、有中板正交、无中板正交等，适应不同场景需求。
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高速互连技术演进：
- 传输速率从56Gbps逐步提升至448Gbps，推动系统性能提升。
- 铜互连技术包括DAC、ACC、AEC、NPC、CPC等，光互连技术包括AOC、可插拔模块、NPO、CPO等。
- 铜互连技术面临传输距离和信号完整性挑战，光互连技术则具备低损耗、高带宽密度和小尺寸优势。
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端接形式与连接器：
- 端接形式包括Press-fit、SMT、BGA、LGA等，随着速率提升，焊盘间距和孔径不断缩小。
- 连接器类型多样，涵盖背板连接器、内部高速I/O连接器、外部高速I/O连接器，支持不同速率和应用场景。
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高速PCB与裸线技术：
- 高速PCB板材需满足严格的介电损耗和信号完整性要求。
- 高速裸线采用低Dk/Df材料和优化结构，以降低链路损耗并提升传输性能。
关键信息
2.1 超节点高速互连硬件架构
- 线缆背板 (Cable Tray)：支持灵活的网状拓扑，可快速升级带宽。
- 有中板正交架构：通过中置背板实现前后板卡互连，提升信号完整性。
- 无中板正交架构：取消中板，直接对插实现互连，具备极强扩展性和高带宽。
2.2 计算节点高速互连
- 主流连接器包括GF5TX、GF7E、GF9A、HCTC、ARK、MHT、Capella、Inrepid等。
- 支持从56Gbps到448Gbps的速率演进，满足不同应用需求。
2.3 交换节点高速互连
- 高性能交换机单芯片带宽从25.6Tbps演进至102.4Tbps，速率从56Gbps到224Gbps。
- 推荐方案包括I/O到NPC、I/O到CPC、BP到NPC、BP到PCB等，支持不同速率和接口。
2.4 柜内节点间高速互连
- 线缆背板：支持高密度、大规模互连，具备灵活的带宽升级能力。
- 有中板正交架构：优化信号路径，提升阻抗连续性和互连可靠性。
- 无中板正交架构：无中板设计，减少信号衰减，提升扩展性。
2.5 机柜到机柜间互连
- 铜互连方案：包括DAC、ACC、AEC，适用于不同距离和性能需求。
- 光互连方案：包括AOC、可插拔模块、NPO、CPO，支持更远距离和更高带宽。
3.1 端接形式
- Press-fit：机械可靠性高，但空间密度有限。
- SMT/BGA/LGA：高密度与小型化，但维修困难。
3.2 高速连接器
- 主要包括背板连接器、内部高速I/O连接器、外部高速I/O连接器。
- 支持从56Gbps到448Gbps的速率演进，满足不同场景需求。
3.3 高速PCB板材
- 板材介电损耗和信号完整性是关键指标，不同速率对应不同板材要求。
- 非国产与国产板材各有适用场景，需根据具体需求进行选型。
3.4 高速Raw Cable
- 采用低Dk/Df材料和优化绝缘结构，提升信号传输性能。
- 支持从56Gbps到448Gbps的速率，满足高密度互连需求。
4. 下一代互连技术路径展望
- 铜互连与光互连将并存，优势互补，形成混合架构。
- CPC技术因其高密度、低损耗、低成本和易维护，成为重点发展方向。
- CPO技术通过高集成度和短传输距离，提升互连带宽密度和能效比。
- 未来互连技术将向更高速率演进，实现更高效的数据中心架构。
技术实现路径
- 端接形式：Press-fit、SMT、BGA、LGA等，支持不同速率和应用场景。
- 连接器：涵盖背板、内部、外部等类型，支持多种速率和协议。
- PCB板材：根据信号速率选择不同介电性能材料，提升信号完整性。
- Raw Cable：采用优化材料和结构，降低损耗并提升传输性能。
未来展望
- 技术方向：铜互连与光互连并存，形成“光铜并存、优势互补”的产业格局。
- 应用场景：铜负责短距，光负责长距，实现高效、灵活的互连架构。
- 技术挑战：需解决高带宽、低时延、低成本等核心问题，推动系统架构升级。
本报告为吉瓦级智算中心的高速互连技术发展提供了详尽的参考方案和技术路径，有助于推动行业标准制定和技术创新。
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