当英伟达NVL72采用线缆背板Cable Tray实现72个GPU全互连、华为CloudMatrix384以无中枢正交架构支撑384卡统一内存编址——吉瓦级智算中心的高速互连正在从传统PCB背板向铜缆模组与正交架构演进。OCP中国社区与开放计算技术委员会(OCTC)联合发布的这份技术报告,系统梳理了超节点Scale-up架构下56 Gbps至448 Gbps全速率段的互连技术演进路径。核心判断清晰而有力:铜互连负责短距、光互连负责长距的混合模式是务实且高效的技术选择。
智能算力爆发驱动互连架构升级
算力需求与吉瓦级智算中心
据《2025年中国人工智能计算力发展评估报告》,2025年中国智能算力规模将达1,037.3 EFLOPS,较2024年增长43%;2023至2028年复合年均增长率预计达46.2%。以人工智能、云计算、物联网为核心的新一代信息技术对算力需求呈指数级增长,正推动数据中心从“兆瓦级”向“吉瓦级”的技术架构升级。
超节点是一种新型计算架构,物理上由多卡GPU点对点互连,逻辑上作为单一计算单元协同执行机器学习训练、推理等任务。其核心优势在于通过Scale-up(垂直扩展)大幅提升单节点内卡间互连带宽(远超传统Scale-out横向扩展集群的带宽水平),降低时延,从而突破大规模AI计算的通信瓶颈。
超节点是一种新型计算架构,物理上由多卡GPU点对点互连,逻辑上作为单一计算单元协同执行机器学习训练、推理等任务。其核心优势在于通过Scale-up(垂直扩展)大幅提升单节点内卡间互连带宽(远超传统Scale-out横向扩展集群的带宽水平),降低时延,从而突破大规模AI计算的通信瓶颈。
三大柜内互连架构
柜内互连正从传统背板架构向线缆背板Cable Tray架构、有中枢正交架构、无中枢正交架构演进。线缆背板Cable Tray架构是目前行业应用最广泛的方案,如英伟达NVL 72~144、字节跳动大禹超节点及百度天池超节点。有中枢正交架构通过中置背板实现互连,如英伟达Rubin Ultra NV144、曙光Scale X640。无中枢正交架构取消中置PCB背板,采用直接正交连接器,如华为Cloud Matrix 384、阿里磐久AL128、百度天池。
不同架构的通道速率呈现各自演进路径:传统背板架构、有中枢正交架构目前主要采用56 Gbps/lane;无中枢正交架构、有中枢正交架构逐渐向112 Gbps/lane及224 Gbps/lane演进;线缆背板Cable Tray架构从56 Gbps/lane起步,同步向112 Gbps/lane、224 Gbps/lane升级。
不同架构的通道速率呈现各自演进路径:传统背板架构、有中枢正交架构目前主要采用56 Gbps/lane;无中枢正交架构、有中枢正交架构逐渐向112 Gbps/lane及224 Gbps/lane演进;线缆背板Cable Tray架构从56 Gbps/lane起步,同步向112 Gbps/lane、224 Gbps/lane升级。
Cable Tray架构——行业最广泛应用的互连方案
架构特征与关键设计要点
Cable Tray架构是一种采用铜缆模组替代传统PCB背板的互连方案,业务板卡与交换网板通过高速线缆直接互连,形成灵活的网状拓扑。该架构支持板卡在机箱内多方向扩展,突破背板物理尺寸限制;依托背板连接器与Cable Tray的应用,可实现高密度、大规模互连、高可靠性及低成本部署,并支持多种GPU芯片在同一整机柜内的兼容应用。
选型时需重点关注与机柜的配合(后装固定式设计)、与各槽位节点的配合(位置度≤±0.15mm)、浮动能力(X/Y/Z方向)。浮动方案可灵活选择无浮动、Tray端面板浮动、匹配端面板浮动等配置。有浮动能力方案推荐最终互配基准公差≤浮动量尺寸,确保对位精准;无浮动方案需重点评估信号完整性(SI)与速率匹配对链路性能的劣化影响。
选型时需重点关注与机柜的配合(后装固定式设计)、与各槽位节点的配合(位置度≤±0.15mm)、浮动能力(X/Y/Z方向)。浮动方案可灵活选择无浮动、Tray端面板浮动、匹配端面板浮动等配置。有浮动能力方案推荐最终互配基准公差≤浮动量尺寸,确保对位精准;无浮动方案需重点评估信号完整性(SI)与速率匹配对链路性能的劣化影响。
推荐互连方案
推荐互连方案涵盖中航光电GF7E(112 Gbps→224 Gbps)、GF9A(224 Gbps→448 Gbps)、GF9C(224 Gbps→448 Gbps);庆虹电子HCTC(112 Gbps→224 Gbps)、ARK(224 Gbps→448 Gbps);华丰科技MHT(112 Gbps→224 Gbps)、Capella(224 Gbps→448 Gbps);立讯技术Intrepid EVO(112 Gbps→112 Gbps)、Intrepid APEX(224 Gbps→224 Gbps)、Intrepid NEXUS(224 Gbps→448 Gbps)。线缆规格覆盖26-32 AWG。
高速连接器产业生态——56Gbps至448Gbps全速率覆盖
端接形式演进与背板连接器产品图谱
伴随传输速率的攀升,连接器端接工艺持续演进。Press-fit(压接)成品孔径正从56 Gbps推荐的0.31-0.45 mm向224 Gbps的0.25-0.36 mm演进;SMT/BGA/LGA端子间距向0.4-0.6 mm收紧,以满足大带宽场景下严苛的阻抗连续性要求。
高速背板连接器方面,56 Gbps代表产品包括中航光电GF3A(3.6×1.8mm,32 Pair)、GF5TX(4.6×1.9mm,32 Pair);112 Gbps代表产品包括中航光电GF7E(4×2mm,96 Pair)、立讯Intrepid EVO;224 Gbps代表产品包括中航光电GF9A(2.7×2mm,32 Pair)、庆虹ARK(2.7×2.2mm,144 Pair)、华丰Capella(2.8×2.4mm,64 Pair)、立讯Intrepid APEX;448 Gbps代表产品包括立讯Intrepid NEXUS(2.4×2.4mm,可选4/8 Pair)。
高速背板连接器方面,56 Gbps代表产品包括中航光电GF3A(3.6×1.8mm,32 Pair)、GF5TX(4.6×1.9mm,32 Pair);112 Gbps代表产品包括中航光电GF7E(4×2mm,96 Pair)、立讯Intrepid EVO;224 Gbps代表产品包括中航光电GF9A(2.7×2mm,32 Pair)、庆虹ARK(2.7×2.2mm,144 Pair)、华丰Capella(2.8×2.4mm,64 Pair)、立讯Intrepid APEX;448 Gbps代表产品包括立讯Intrepid NEXUS(2.4×2.4mm,可选4/8 Pair)。
内部与外部高速I/O
内部高速I/O方面,56 Gbps、112 Gbps、224 Gbps产品线覆盖NPC(近封装铜互连)、CPC(共封装铜互连)等定制化接口。中航光电GN系列、庆虹Viper-NPC/ARK-NPC/ARK-CPC、华丰STB/Sadatoni/Haedus、立讯MCIO/Multi track/Gen-Z/CRE/Omni系列等构成完整产品矩阵。
外部高速I/O实现跨节点与跨柜间互连,适配不同协议的高速特性。无源DAC线缆大多0.5-2.0米,有源ACC线缆大多2.0-4.0米,有源AEC线缆大多4.0-7.0米。封装形式已由QSPF+转向OSFP与QSPF-DD,支持800G/1.6T PAM4调制。
外部高速I/O实现跨节点与跨柜间互连,适配不同协议的高速特性。无源DAC线缆大多0.5-2.0米,有源ACC线缆大多2.0-4.0米,有源AEC线缆大多4.0-7.0米。封装形式已由QSPF+转向OSFP与QSPF-DD,支持800G/1.6T PAM4调制。
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