怎么看待“光進銅退”？

關于“光進銅退”的趨勢，業界至今仍莫衷一是。在我看來，這絕非一個可以用線性思維來理解的簡單替代問題。趨勢變化的核心關鍵變量總結主要是三個大項，散熱和功耗；信號完整性來評估。

• 散熱問題

造成 NVIDIA GPU 服務器散熱要求“陡增”的原因是多方面且相互關聯的，核心驅動因素是 GPU 本身性能和功耗的飛速提升，以及由此引發的系統級、部署密度和應用負載的變化。以下是主要原因的詳細分析：

GPU 芯片功耗 (TDP) 的持續大幅攀升：

性能追求： NVIDIA 每一代新架構的 GPU（如 Ampere -> Hopper -> Blackwell）都在追求更高的計算性能（FP32/FP64 TFLOPS）、更大的顯存帶寬和容量、更強的 AI 算力（Tensor TFLOPS）。這些性能提升很大程度上依賴于塞入更多的晶體管、更高的核心頻率和更復雜的計算單元。

功耗代價： 晶體管數量的指數級增長（摩爾定律的延續）和頻率提升直接導致了功耗的急劇增加。數據中心級 GPU（如 A100, H100, H200, B100/B200）的 TDP 已經從幾百瓦一路飆升至 700W、1000W 甚至更高。單個 GPU 的功耗已經遠超傳統的 CPU。

熱密度劇增： 更先進的制程工藝（如 4nm, 5nm）雖然能提高能效比，但允許在更小的芯片面積上集成更多的晶體管和功耗。這意味著單位面積產生的熱量（熱密度）急劇上升。芯片核心區域的散熱變得極其困難，傳統的散熱方案難以應對如此集中的高熱流密度。

服務器內 GPU 數量和密度的增加：

追求更高算力密度： 為了在有限的空間（如一個機架單元 - U）內提供盡可能高的計算能力，服務器設計趨向于在單臺服務器內集成更多數量的 GPU。例如，從 4卡、8卡發展到10卡甚至更多。

功耗和熱量的疊加： 單卡功耗的飆升乘以卡數的增加，導致單臺服務器的總功耗和總發熱量呈倍數級增長。一臺高密度 GPU 服務器的總功耗達到 5kW、6kW 甚至 10kW 以上已不罕見。這些熱量都需要在狹小的服務器機箱內有效排出。

GPU 互連技術 (NVLink) 帶來的熱量聚集：

高速互連： NVLink 提供了遠超 PCIe 的 GPU 間帶寬，對于 AI 訓練和 HPC 至關重要。為了實現全互聯拓撲（All-to-All），GPU 卡需要緊密地排列在一起。

“熱點”區域： 這種高密度、緊耦合的排列方式導致 GPU 產生的熱量高度集中在服務器內部的一個狹小區域，形成強大的“熱點”（Hot Spot）。氣流組織變得異常困難，熱量容易堆積，加劇了散熱挑戰。

計算負載的持續高強度化：

AI 訓練主導： 現代 GPU 服務器的主要負載是大型 AI 模型（尤其是 LLM、多模態模型）的訓練和推理。這些工作負載往往要求 GPU 在接近 100% 利用率的狀態下長時間（數天甚至數周）持續運行。

持續滿負荷發熱： 與間歇性負載不同，這種持續滿載運行意味著 GPU 芯片及其供電模塊（VRM）始終處于最高功耗狀態，持續產生最大熱量，幾乎沒有“喘息”的時間讓系統降溫。

顯存 (VRAM) 功耗和散熱需求增加：

容量和帶寬提升： 大模型需要海量顯存（HBM2e, HBM3, HBM3e），容量從 40GB/80GB 向更高發展。高帶寬顯存本身功耗也相當可觀。

新型高功耗顯存： GDDR6/GDDR6X 顯存（在消費級和部分專業卡上）以及 HBM 堆棧本身也會產生顯著熱量，需要專門的散熱設計。HBM 通常緊鄰 GPU 核心，進一步增加了核心區域的熱密度。

供電模塊 (VRM) 散熱壓力增大：

高電流需求： 為功耗巨大的 GPU 核心和顯存供電，需要非常強大的電壓調節模塊（VRM）。這些 VRM 需要處理極高的電流（數百安培）。

效率損失發熱： 即使 VRM 效率很高（如 90%-95%），在如此高的功率水平下，其自身的功率損耗（5%-10%的輸入功率）絕對值也非常大，轉化為可觀的熱量，成為服務器內部另一個重要的熱源，也需要有效散熱。

機架/數據中心級功率密度提升：

機架總功率上限： 單個機架的供電能力（如從 10kW 提升到 20kW, 30kW 甚至更高）和冷卻能力也在提升，允許部署更密集的高功耗服務器。

密度提升放大散熱挑戰： 當機柜內塞滿了這些每臺功耗都極高的 GPU 服務器時，整個機柜的熱負荷密度（kW/機柜）會達到前所未有的高度。這要求數據中心冷卻系統（無論是風冷還是液冷）具備強大的能力將如此集中的熱量從機柜中移走并排出建筑物外。

對散熱效率和經濟性的更高要求：

降低 PUE： 數據中心運營商追求更低的電源使用效率（PUE），即更少的能源用于冷卻等非計算開銷。低效的散熱（尤其是純粹依賴高轉速風扇的“暴力”風冷）會顯著增加 PUE。

降噪需求： 高轉速風扇產生巨大噪音，對運維環境不友好。

可靠性要求： 高溫是電子設備可靠性的頭號殺手。確保 GPU 在安全溫度下運行（避免降頻或宕機）對數據中心穩定運行至關重要。更高效的散熱方案（尤其是液冷）能提供更低的運行溫度和更好的溫度均勻性，提升系統可靠性和壽命。

液冷成為必要選擇： 由于上述所有原因，傳統的空氣冷卻在超高功率密度（尤其是 >20kW/機柜）和超高熱密度（GPU 核心）場景下已接近或達到物理極限。冷板式液冷和浸沒式液冷等先進散熱技術因其遠超風冷的散熱能力和更高的能效（更低的 PUE），正從“可選”變為“必需”，以應對當前和下一代 GPU 服務器的散熱挑戰。這也導致了散熱系統設計和成本的“陡增”。

NVIDIA GPU 服務器散熱要求的“陡增”，其根本驅動力是對極致 AI 和 HPC 性能的追求。這導致了單個 GPU 芯片的功耗和熱密度爆炸式增長，進而促使單臺服務器集成更多 GPU 以實現高算力密度，同時高強度的持續計算負載和緊密互連布局加劇了熱量聚集。這些因素共同作用，使得傳統的風冷散熱在效率、噪音、成本和物理極限上都無法滿足需求，迫使數據中心和服務器廠商大規模轉向更復雜、更高效但也更昂貴的液冷解決方案，從而顯著抬高了整體散熱要求和成本。上面講這么多散熱的問題，是想告訴大家，目前散熱問題是急需且必須解決的核心關鍵問題之一，而不是可選解決問題。換句話說，在大家考慮“光進銅退”問題時，必須將如何散熱這一核心關鍵變量加入。

• 功耗問題

在互連與配套器件端，功耗的攀升幾乎與GPU核心同步。以GB200為例，每顆 Blackwell GPU 配備18條NVLink 5 鏈路：每條鏈路由兩顆224Gb/s PAM4 SerDes 驅動，單向帶寬400Gb/s。這些 SerDes 通過背板或<2 m twinax DAC銅纜直接連到機柜中的NVLink Switch，單柜內部由此形成130TB/s 的“巨型 GPU”互聯域。與此同時，GB200 仍須為 PCIe Gen5/CXL 3.0 主機鏈路、NIC控制器和電壓調節模塊預留高速PHY與Retimer。

目前的功耗對比主要仍然是DAC（ Direct Attach Cable ）、AEC（ Active Electrical Cable ）以及AOC（ Active Optical Cable ）之間的橫向對比。其中， DAC采用銅線將兩端的連接器端口組裝起來，不包含任何主動組件， AEC則是含銅纜、連接器、Retimer芯片等， Retimer芯片可消除噪聲并非線性放大信號，以此來延長銅纜連接距離。 AOC則由兩端光模塊和光纖集成，通過光纜傳輸高速信號。

如果只是簡單的對比功耗， 以400G速率為例，DAC、AEC以及AOC三者功耗分別為0.1、5、10W左右。根據這個指標看，似乎DAC和AEC等銅纜應該是應用盡用。但是，這個問題的答案不在于功耗本身，而在于降功耗的手段上。眾所周知，英偉達GB系列采用的液冷是冷板方案，具體見下圖，上圖是 GB200 Compute Tray 的液冷方案，下圖是 NVLink Switch Tray 的液冷方案。 大家會發現液冷部分要占據相當一部分空間，并且大部分是剛性布局，不可移動。

此時，大家應該思考兩個問題。第一個是為了滿足液冷的布局，要如何改動銅纜或其他部分。第二個是在不改動銅纜或其他部分情況下，如何提升液冷布局。先來看第二個問題，在空間總約束一定下，液冷布局這些部分無論怎么改，剛性空間是一定需要的。針對第一個問題，最直接的方法當然是盡可能減少占空間最多的部分。這也就是為什么市場上從去年就傳出 NVL72 中的 Switch tray 可能采用更多 PCB 替代 overpass 和連接器的新方案的原因。 在新的 NVSwitch 托盤設計中，藍色電纜被移除，只保留紅色電纜。

未來超節點功耗會繼續提升，相應的散熱需求也會繼續提升，相信在液冷技術沒有大踏步進步之前，還是要進一步壓縮銅纜等在柜內的空間來滿足散熱需求。

• 信號完整性問題

再來看下面這張圖，來看看DAC銅纜什么樣子，是不是看起來特別粗特別壯觀，想象一下目前的機架都承受了多少重量。 眾所周知，高速信號傳輸容易受到電磁干擾（EMI）。然而隨著傳輸速率提升，干擾隨之放大，為抑制EMI及保證信號完整性就需要增加介質層的厚度或降低絕緣材料的介電系數，結果就是整根線纜也隨之變得更粗。 由于DAC直連銅纜沒有集成Retimer，為確保信號完整性，介質層不得不做的更厚（絕緣OD做大），結果整根線纜也隨之變得更粗，這也意味著在進行高密度連接時的彎折和排線會更難。

此時應該思考一個問題，當大量 DAC 銅纜被高密度地塞入同一塊 compute tray 時，很顯然既會顯著抬高散熱難度，也會放大電磁干擾風險。所以我們也看到了英偉達GB系列也做了很多工程上的努力，來延長DAC銅纜的存在壽命。但是按照當下的技術環境，隨著速率的不斷提升，存在的空間會被持續壓縮。對于銅纜本身來講，為了延長存在壽命，還可以保證信號完整性的前提下增加芯片放大器功能升級到AEC，AEC可以做到32AWG ，也就是可以做到更細，減少銅纜所占空間。另一個，AEC傳輸距離更長，也更方便做超節點的擴展。這也是我們也看好AEC的原因之一，畢竟在滿足空間、散熱等限制的情況下，從成本、穩定性、功耗以及復雜度等角度上講，銅纜還是具備優勢的。此外，黃老板也站出來講過，“ We should use copper as far as we can, and that's call it a meter or two. ”（ 我們應該盡可能使用銅線，大約一兩米的距離 ），我當然非常贊同這句話，注意是贊同這句話本身，就是能用的時候當然要用，畢竟成本和功耗都具有優勢，何樂而不為。所以，黃老板講的銅纜應用盡用沒錯，只是DAC的確已經逐步失去現在，AEC續命，大概率輸在未來了。大勢所趨往光連接上走更沒有問題，大概率是滲透提升，贏在未來了。為什么講大概率，就是怕有些人講萬一技術突破了，其實我也挺想可控核聚變和室溫超導立刻馬上突破的。

• 銅纜突破的技術方向

Broadcom和Samtec在DesignCon和OFC上展示了CPC技術。Marvell 和安費諾也在OFC上演示了CPC。CPC共封裝銅線，在某些領域也被稱為共封裝線纜。其基本理念是直接從ASIC中取出銅線，并將其與光纖連接起來。共封裝銅纜 (CPC) 技術是一種極具吸引力且可能有用的方法，能夠提供交換機架構靈活性。這是一種繼續支持基于可插拔模塊的解決方案的方法，CPC非常適合單機架或刀片服務器中的縱向擴展服務器和GPU 集群架構，這些架構的覆蓋范圍通常要求不超過幾米。

專家表示，CPC的主要優勢在于它有可能改善ASIC信號完整性并降低通道損耗，從而為下一代線路速率（400G/通道）提供更長的電氣互連。目前，正在進行的200G/通道系統部署并不需要CPC；相反，它是面向未來400G互連的前瞻性封裝技術。Broadcom在一篇關于DesignCon活動的博客中寫道，Broadcom的演示和后續會議探討了進一步開發CPC的優勢，例如通過通道建模和仿真降低信號完整性損失并擴大覆蓋范圍。

除了演示之外，Broadcom和 Samtec 還撰寫了一份關于 CPC 的白皮書，其中指出：“共封裝銅線(CPC) 可以消除PCB和封裝帶來的損耗和反射損失。當高速 I/O 從封裝頂部布線時，無需使用高級 PCB 材料。封裝垂直路徑和 PCB 布線產生的損耗可以轉移到更長的線纜上?！?/p>

在OFC展會上，Samtec展示了其Si-FlyHD共封裝線纜組件和Samtec FlyoverOctal小型可插拔(OSFP)，這些線纜基于Samtec Eye Speed Hyper Low Skew雙軸銅纜。Flyover技術是Samtec專有的解決高速信號通過傳統印刷電路板(PCB)傳輸時信號完整性和傳輸距離限制的方法。

Samtec寫道：“該評估平臺融合了Broadcom業界領先的200G SerDes技術和Samtec共封裝的Flyover技術。Si-Fly HD CPC提供業界最高的封裝密度和強大的互連性能，可在95 x 95毫米的芯片基板上實現102.4T（512個200G通道）傳輸速率?！?/p>

• CPC才是未來？

目前討論比較多的CPC和CPO分別針對不同的需求和互連需求，而CPC和近封裝光器件 (NPO) 是互補的。人們可以使用CPC將信號從封裝中電導出，并連接到電路板上位于封裝附近的NPO。

1. 降低復雜性和成本CPC采用高速銅纜鏈路（“flyover cables”），通過先進的可插拔連接器直接連接ASIC/GPU，這些連接器的位置非?？拷餍酒ǔ＞驮赟erDes 旁邊。這消除了大部分PCB走線損耗，并且無需使用光模塊所需的昂貴高質量連接器或先進的PCB材料。與通常需要集成光子封裝和專門組裝的CPO相比，其組裝工藝更加模塊化，維護更簡便。

2. 卓越的信號完整性（在一定程度上）通過最小化電氣路徑長度（從封裝到連接器的銅纜直接連接），CPC極大地降低了插入損耗、串擾和阻抗失配。它保持了穩健的眼圖開口，并支持比典型PCB走線更高頻率的信號傳輸。對于短距離連接（例如機架內或機箱內），銅纜高效可靠，不會像較長的PCB走線或板中布線那樣出現信號衰減。

3. 易于熱管理CPC架構可實現更佳的熱隔離效果。銅纜鏈路（跨接電纜）本身產生的熱量非常小，而CPO中的光學引擎則需要精心布局、使用散熱器或與冷板直接接觸，以避免熱量積聚，尤其是在高密度集成封裝內。

4. 可維護性和可升級性CPC保留了可插拔的模塊化外形，這意味著維護非常簡單：故障的銅纜鏈路或連接器可以輕松更換，而CPO則可能需要拆卸芯片封裝才能解決問題。這種靈活性提供了重要的每條鏈路升級選項，并且更易于實施，就像傳統的可插拔模塊一樣。

5. 針對機架內和短距離連接進行了優化CPC非常適合單機架或刀片服務器中的縱向擴展服務器和GPU集群架構，這些架構的覆蓋范圍通常要求不超過幾米。CPO在機架間或長距離傳輸方面展現出其最大的優勢，因為在這些情況下，光器件是必不可少的。

2025江蘇鹽城東臺-800G高速銅纜供應鏈行業技術研討會預告

高速互連技術正面臨單通道224Gbps向448Gbps演進的關鍵節點。為應對信號完整性、功率損耗及供應鏈重組等核心挑戰，高速銅纜產業鏈亟需在材料、精密制造工藝及測試驗證體系等維度實現技術突破。本次9-5日與江蘇鹽城東臺舉辦的高頻高速時代之800G/1.6T產業鏈推進技術研討峰會得到供應鏈頭部企業的全力支持，我們再次誠邀行業同仁開展建設性對話，以技術創新為驅動，以產業升級為目標，攜手構建高速互連領域的技術生態體系。就高速互聯發展進程中的技術瓶頸突破與產業鏈協同創新展開更多的深度探討。再次誠邀您報名出席為行業發展貢獻一份力量；歡迎掃下圖二維碼報名參會.

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本次會議將采用：東臺本地高速銅纜供應鏈企業參觀+現場展臺觀展+線纜技術交流+行業圓桌會議+交流晚宴幾部分組成，會場按照800人+規模布置，報滿即止.更多會議細節了解可以電話：150-1533-1777，魯總.

舉辦會議地點

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