电子行业深度报告-AI基建-光板铜电—光_铜篇主流算力芯片Scale_up_out方案全解析_18页_1mb

电子行业深度报告总结

核心内容

本报告聚焦于AI算力基础设施领域，重点分析了主流算力芯片厂商在Scale up与Scale out方向上的组网方案。通过对比英伟达、谷歌、亚马逊和Meta的组网策略，揭示了当前数据中心互联技术的发展趋势及对光芯片与铜缆行业的影响。

主要观点

1. 英伟达 Rubin 算力集群组网方案

• Scale up 方案：依托第六代NVLink与NVSwitch技术，实现129.6TB/s的对称带宽，保障机柜内算力节点的高效互联。
• Scale out 方案：基于胖树无阻塞拓扑，通过三层组网实现超大规模GPU集群的无阻塞互联，其中满配CPX配置下，GPU与光模块比例可达1:12。
• 互联技术：使用AEC铜缆实现高密度互联，支持144颗GPU的Scale up扩展，并通过多层组网提升Scale out的灵活性与效率。

2. 谷歌 TPU 集群组网方案

• Scale up 方案：采用3D Torus拓扑，结合铜缆、PCB走线和光模块实现高带宽、低时延的芯片间互联。
• Scale out 方案：基于DCN分层架构，通过9216 ICI POD和64台300*300端口OCS设备构建全局动态非阻塞互联网络，实现147456颗TPU的超大规模组网。
• 端口配置：每机柜配置144颗TPU，总带宽达到4.8TB/s，采用光模块与OCS实现集群间高效通信。

3. 亚马逊 Trainium3 组网方案

• Scale up 方案：采用PCIe6.0协议与Scropio X交换芯片，通过AEC铜缆实现144颗Trainium3的高密度互联。
• Scale out 方案：基于ENA/EFA双网分工，采用Clos拓扑结构与高基数低速率交换机，实现无阻塞互联和线性扩展。
• 互联技术：通过AEC铜缆与OSFP端口实现多层级互联，支持大规模AI训练需求。

4. Meta Minarva 组网方案

• Scale up 方案：采用Tomahawk5交换芯片与112G PAM4铜缆背板，实现16颗MTIA与交换侧204.8Tbps的对称带宽互联。
• Scale out 方案：构建DSF（Disaggregated Scheduled Fabric）网络架构，分层设计RDSW与FDSW，支持18432颗MTIA的超大规模AI训练需求。
• 互联技术：通过800G光模块与铜缆背板实现高效数据传输，形成非阻塞交换网络，保障高吞吐与低时延。

关键信息

一、市场趋势

• 2026年商用GPU持续放量，CSPASIC进入大规模部署阶段。
• Scale up推动超节点爆发，铜缆凭借短距、低耗、低成本优势成为柜内互联最优解。
• Scale out带动集群持续扩容，光模块与GPU配比显著提升，光芯片需求缺口凸显。
• 一铜一光双线共振，互联需求迎来量价齐升。

二、技术亮点

• 高带宽低时延：NVLink 6.0、3D Torus拓扑、PCIe6.0等技术提升芯片间通信效率。
• 无阻塞拓扑：胖树架构、Clos拓扑、DSF架构等实现大规模集群的无阻塞互联。
• 灵活扩展：通过多层组网与双网分工，实现算力集群的灵活扩展与高效调度。

三、产业链相关公司

• 光芯片：长光华芯、源杰科技、仕佳光子等。
• 铜缆：华丰科技、兆龙互连、沃尔核材等。

投资建议

• 重点关注：光芯片与铜缆两大核心赛道。
• 逻辑支撑：2026年算力需求增长，推动光模块与铜缆产品放量，带来量价齐升机会。

风险提示

• 算力互联需求不及预期。
• 客户拓展及市场份额提升不及预期。
• 产品研发及量产落地不及预期。
• 行业竞争加剧，可能影响盈利水平。

附：图表目录

• 图1：Rubin NVL144 CPX拆解
• 图2：GB200NVL72网络端口拆分
• 图3：TPU计算托盘板卡
• 图4：TPU服务器机柜
• 图5：TPU V7 3D Torus 拓扑图
• 图6：谷歌TPU147456DCN网络Scaleout网络互联
• 图7：Trainium Teton3 NVL72*2 交换机架构
• 图8：Tranium3 131072万卡集群Scaleout组网
• 图9：Minerva机柜网络拓
• 图10：MTIA托盘图
• 图11：Jericho托盘图
• 图12：Tomahawk托盘图
• 图13：Meta DSF Fabric网络拓扑
• 图14：Meta DSF Dual-stage Fabric 网络拓扑

结论

本报告全面解析了主流AI算力芯片厂商在Scale up与Scale out方向上的组网方案，指出铜缆与光模块在数据中心互联中的关键作用，并强调了2026年市场对光铜产品的高需求，建议投资者重点关注相关产业链公司。