廣東
在2025年9月光博會上，一種名為共封裝銅互連(CPC)的技術(shù)引爆全場。該技術(shù)的核心變化在于從交換機(jī)ASIC芯片側(cè)，通過銅纜直接連接到交換機(jī)的端口，使得內(nèi)部電信號的傳輸繞開的PCB環(huán)節(jié)，功耗上有大幅優(yōu)化。近期，英偉達(dá)推出的新產(chǎn)品Rubin CPX，芯片帶寬翻倍，背板互聯(lián)總帶寬達(dá)115Tb/s，背板銅纜數(shù)量從5184根跳增至10368根；GB300較GB200銅纜用量再提升50%。機(jī)柜內(nèi)芯片-背板-交換全鏈路銅纜化，成為緩解PCB信號衰減與功耗壓力的唯一可行方案，將直接放大高速銅纜市場的需求潛力。
全鏈路銅纜化或?qū)⑼苿訑?shù)據(jù)中心架構(gòu)重構(gòu)，未來，隨著CPC等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)與規(guī)模化量產(chǎn)，高速銅纜將在短距互聯(lián)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，與CPO形成互補(bǔ)，共同構(gòu)建高效、綠色的數(shù)據(jù)中心算力網(wǎng)絡(luò)。
今天我們?yōu)榇蠹医庾x高速銅纜行業(yè)。
高速銅纜行業(yè)基本概述
高速銅纜的定義與工作原理
高速銅纜是指傳輸速率≥10Gbps、具備低損耗與高抗干擾能力的銅基互連組件，核心功能是實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備內(nèi)部及設(shè)備間的高速信號傳輸。其工作原理基于電磁感應(yīng)與差分信號傳輸技術(shù)：通過兩根絞合的銅導(dǎo)線形成差分對，將電信號轉(zhuǎn)換為差分信號進(jìn)行傳輸，利用兩根導(dǎo)線中電流的相位差抵消外部電磁干擾，同時(shí)減少信號串?dāng)_。
（圖片來源：行行查數(shù)據(jù)庫）
為保障高速傳輸性能，高速銅纜需滿足三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)要求：一是特性阻抗匹配，通常設(shè)計(jì)為50Ω或100Ω，避免信號反射導(dǎo)致的波形失真；二是均衡技術(shù)應(yīng)用，通過內(nèi)置均衡器補(bǔ)償高頻信號衰減，拓展傳輸帶寬；三是屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用單屏蔽（S/FTP）或雙屏蔽（F/FTP）工藝隔絕外部電磁環(huán)境干擾，確保信號完整性。
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數(shù)據(jù)來源：行行查 | 行業(yè)研究數(shù)據(jù)庫 www.hanghangcha.com
高速銅纜主要產(chǎn)品分類
多種連接解決方案可用于交換網(wǎng)絡(luò)，如光模塊+光纖、有源光纜（AOC）和直連電纜（DAC）。DAC可以進(jìn)一步分為有源 ACC、AEC 和無源 DAC。無源銅纜 DAC 相比 AOC，天然更具失效率低的優(yōu)勢。同時(shí)，如此規(guī)模比例的鏈路數(shù)量，在總體網(wǎng)絡(luò)互連成本的比例上也將貢獻(xiàn)較大的比重。在 25Gbps鏈路上，DAC 可以覆蓋 5m 以內(nèi)的傳輸距離需求，ACC 的傳輸距離最長達(dá)到 7-9m 左右，足以滿足機(jī)柜內(nèi)和部分跨柜的互連。
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1）直接連接電纜（DAC）：全無源結(jié)構(gòu)，由銅導(dǎo)線、連接器及屏蔽層組成，無需信號放大芯片，傳輸距離通常≤5米。具有成本低、時(shí)延小（≤1ns/m）的優(yōu)勢，主要用于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器與交換機(jī)之間的短距互連，典型產(chǎn)品為100G SFP28 DAC、400G QSFP-DD DAC。
2）有源電纜（ACC）：內(nèi)置簡單信號中繼芯片，通過信號調(diào)理補(bǔ)償損耗，傳輸距離可達(dá)10-15米。采用低功耗設(shè)計(jì)（單通道功耗≤0.5W），適用于機(jī)柜內(nèi)設(shè)備級互連，常見于AI服務(wù)器集群的近距離算力調(diào)度。
3）有源光銅混合電纜（AEC）：集成光引擎與銅纜傳輸單元，兼具銅纜的低成本與光纖的長距離優(yōu)勢，傳輸距離可達(dá)30米以上。通過電-光-電轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)信號長距傳輸，主要用于數(shù)據(jù)中心機(jī)房間的跨區(qū)域互連。
4）高速背板連接器：用于設(shè)備背板與子卡之間的互連，具備高密度、高可靠性特性，引腳間距可達(dá)0.4mm以下。支持差分信號傳輸速率≥224Gbps，是交換機(jī)、服務(wù)器等核心設(shè)備內(nèi)部信號調(diào)度的關(guān)鍵組件，代表產(chǎn)品有Samtec FireFly、TE Tyco AMP系列。
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高速銅纜的速率迭代歷程
高速銅纜的速率演進(jìn)伴隨通信技術(shù)與芯片算力需求同步升級，大致可分為四個階段：
1）10G-40G階段（2000-2010年）：以CAT6A類網(wǎng)線為代表，采用單對差分傳輸技術(shù)，速率從10Gbps提升至40Gbps（QSFP+ DAC），主要服務(wù)于3G/4G通信基站與早期數(shù)據(jù)中心，核心突破是解決了10Gbps信號的串?dāng)_抑制問題。
2）100G階段（2010-2018年）：引入多通道并行傳輸技術(shù)，如QSFP28 DAC通過4通道×25Gbps實(shí)現(xiàn)100Gbps速率，同時(shí)采用更優(yōu)的絞合工藝與屏蔽結(jié)構(gòu)，將信號衰減控制在8dB/100m以內(nèi)，成為云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的主流互連方案。
3）200G-400G階段（2018-2023年）：基于PAM4調(diào)制技術(shù)（4電平脈沖幅度調(diào)制），在相同帶寬下將速率翻倍，如400G QSFP-DD DAC通過8通道×50Gbps（PAM4）實(shí)現(xiàn)400Gbps傳輸。同時(shí)有源電纜技術(shù)成熟，AEC產(chǎn)品傳輸距離突破20米，滿足AI訓(xùn)練集群的中距互連需求。
4）800G+階段（2023年至今）：采用112Gbps PAM4單通道技術(shù)，結(jié)合高密度連接器設(shè)計(jì)（如OSFP、QSFP-DD800），800G DAC/AEC產(chǎn)品進(jìn)入商用階段。英偉達(dá)GB300等新一代AI服務(wù)器已采用800G銅纜互連，單機(jī)柜帶寬突破10Tb/s，核心挑戰(zhàn)是解決112Gbps信號的高頻衰減與散熱問題。
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高速銅纜與其他技術(shù)對比
1）高速銅纜與PCB布線的替代關(guān)系：當(dāng)PCB布線速率超過112Gbps時(shí)，高頻信號在PCB介質(zhì)中的衰減急劇增加，且多層PCB的串?dāng)_控制難度提升，此時(shí)銅纜憑借低損耗特性成為更優(yōu)選擇。而在設(shè)備內(nèi)部短距（≤0.5米）、低速率（≤56Gbps）場景下，PCB布線仍具備成本與集成度優(yōu)勢，PCB作為機(jī)械支撐載體，在背板結(jié)構(gòu)中仍需保留基礎(chǔ)電源與控制信號布線，銅纜僅替代高速信號鏈路。
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2）高速銅纜與光纖互連技術(shù)差異：高速銅纜速率上限為800Gbps，傳輸距離在有源銅纜（AEC）方案下最長可達(dá)30米，具有低時(shí)延優(yōu)勢（≤1.5ns/m）且抗電磁干擾能力較強(qiáng)；光纖互連速率覆蓋400G-800G，傳輸距離普遍≥100米，雖時(shí)延較高（≥5ns/m），但在抗電磁干擾方面實(shí)現(xiàn)無衰減傳輸。高速銅纜單通道成本約0.5-1美元/Gbps，因無需配套光模塊，整體成本較光纖互連低30%-50%。高速銅纜主要應(yīng)用于機(jī)柜內(nèi)設(shè)備互連（如服務(wù)器與交換機(jī)）、AI集群短距算力調(diào)度及設(shè)備背板內(nèi)部信號傳輸；光纖互連則適用于數(shù)據(jù)中心機(jī)房間跨區(qū)域互連、長距離骨干網(wǎng)傳輸以及高電磁干擾環(huán)境下的信號傳輸場景。
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3）高速銅纜與共封裝光學(xué)（CPO）技術(shù)的差異化競爭：高速銅纜基于電信號傳輸，通過銅導(dǎo)線與有源芯片實(shí)現(xiàn)信號放大；CPO則將光引擎集成到芯片封裝內(nèi)，直接在封裝層面實(shí)現(xiàn)電-光轉(zhuǎn)換，傳輸介質(zhì)為光纖。在100G-400G短距場景下，高速銅纜憑借成本低（僅為CPO的1/4）、維護(hù)便捷的優(yōu)勢占據(jù)主導(dǎo)；在800G+超高速、長距場景下，CPO因低時(shí)延、低功耗的特性，成為未來潛在替代方案。目前CPO面臨封裝集成難度大、維修成本高的瓶頸，短期內(nèi)難以大規(guī)模替代高速銅纜。
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高速銅纜的技術(shù)瓶頸
當(dāng)前高速銅纜發(fā)展面臨四大技術(shù)瓶頸：
1）信號衰減問題：速率提升至112Gbps PAM4后，銅導(dǎo)線的趨膚效應(yīng)與介質(zhì)損耗加劇，10米傳輸距離內(nèi)信號衰減可達(dá)15dB，需依賴復(fù)雜均衡算法補(bǔ)償，增加了芯片設(shè)計(jì)難度。
2）散熱挑戰(zhàn)：有源銅纜（AEC）內(nèi)置芯片在高速率下功耗密度達(dá)5W/cm2，傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱難以滿足需求，需配套液冷系統(tǒng)，增加了應(yīng)用成本。
3）材料限制：現(xiàn)有無氧銅導(dǎo)線的導(dǎo)電率已接近理論極限（5.96×10?S/m），絕緣介質(zhì)（如PTFE）的介電常數(shù)穩(wěn)定性難以滿足800G+速率下的信號完整性要求。
4）集成密度瓶頸：連接器引腳間距最小已達(dá)0.4mm，進(jìn)一步縮小將導(dǎo)致信號串?dāng)_急劇增加，限制了單連接器的通道數(shù)量（當(dāng)前最高64通道）。
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高速銅纜產(chǎn)業(yè)鏈
高速銅纜產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游、中游和下游三個環(huán)節(jié)。在上游環(huán)節(jié)，主要涉及原材料及核心零部件的供應(yīng)，包括高頻銅材料、高速電纜、屏蔽材料以及信號處理芯片等關(guān)鍵組件，這些是構(gòu)成高速銅纜的基礎(chǔ)要素。中游環(huán)節(jié)聚焦于制造與加工過程，涵蓋研發(fā)、制造、包裝及測試，以及銷售及售后服務(wù)等環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到交付的核心階段。下游則為應(yīng)用場景，主要包括算力中心、云計(jì)算、5G通信設(shè)備以及高速計(jì)算（HPC）等領(lǐng)域，這些應(yīng)用對高速數(shù)據(jù)傳輸提出了高要求，推動了高速銅纜技術(shù)的發(fā)展與市場需求的增長。整體來看，該產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同緊密，廣泛服務(wù)于現(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵領(lǐng)域。
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高速銅纜是數(shù)據(jù)中心的核心基礎(chǔ)設(shè)施部件，處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的“連接類核心元器件”環(huán)節(jié)，向上銜接核心芯片廠商，向下支撐中游設(shè)備集成與下游運(yùn)營，是打通數(shù)據(jù)中心內(nèi)部“設(shè)備-設(shè)備”“芯片-芯片”信號傳輸?shù)年P(guān)鍵樞紐。其核心作用是通過 “低延遲、高帶寬、低功耗、低成本” 的短距互聯(lián)能力，解決數(shù)據(jù)中心算力流轉(zhuǎn)的瓶頸，支撐AI化、綠色化轉(zhuǎn)型。隨著CPC技術(shù)的普及，高速銅纜將從輔助互聯(lián)部件升級為“算力基礎(chǔ)設(shè)施的核心樞紐”，成為數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈中不可替代的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
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高速銅纜市場規(guī)模
根據(jù)LightCounting預(yù)測，受益于高性能計(jì)算與AI集群建設(shè)需求推動，全球高速銅纜市場于2016-2023年整體呈現(xiàn)增長趨勢，由于經(jīng)濟(jì)放緩，全球高速銅纜市場增長在2023年同樣放緩，2024年恢復(fù)逐步恢復(fù)，預(yù)計(jì)2023-2027年銅纜年收入的復(fù)合年增長率為25%。LightCounting預(yù)測，到2027年底，全球高速銅纜的出貨量將達(dá)到2000萬條規(guī)模，屆時(shí)年收入將超過12億美元。
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根據(jù)訊石光通訊網(wǎng)站消息，在以訓(xùn)練為主的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)中，短距離內(nèi)且大運(yùn)算量的交互傳輸要求更高，因此催生了對高速銅纜的需求，隨著訓(xùn)練階段逐漸轉(zhuǎn)為推理階段，且在推理階段各家自行組網(wǎng)的比例提升，AEC需求有望進(jìn)一步提升。中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2025-2030年中國高速連接器行業(yè)前景與市場趨勢洞察專題研究報(bào)告》顯示，2024年，中國銅纜高速連接器產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)87.59億元。隨著5G、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域?qū)Ω咚賯鬏數(shù)囊蟛粩嗵岣撸~高速連接器技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和升級，預(yù)計(jì)到2025年產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過100億元，到2028年中國銅纜高速連接器產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過200億元。
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高速銅纜新興技術(shù)方向
為突破現(xiàn)有瓶頸，行業(yè)正聚焦三大新興技術(shù)方向：
1）共封裝銅互連（CPC）：將銅纜連接器直接集成到芯片封裝內(nèi)，實(shí)現(xiàn)“芯片-銅纜”直連，傳輸距離縮短至毫米級，信號損耗降低60%以上。博通與Samtec合作的CPC方案已實(shí)現(xiàn)512通道、102.4T吞吐量，計(jì)劃應(yīng)用于下一代3.2T交換機(jī)。
2）新型材料應(yīng)用：研發(fā)高導(dǎo)電率銅合金（如銅銀合金）提升導(dǎo)電性能，采用納米復(fù)合材料（如石墨烯增強(qiáng)PTFE）降低絕緣介質(zhì)損耗，目前實(shí)驗(yàn)室階段的銅銀合金導(dǎo)線導(dǎo)電率較傳統(tǒng)無氧銅提升15%。
3）智能互連技術(shù)：在銅纜中集成溫度傳感器與信號監(jiān)測芯片，實(shí)時(shí)監(jiān)控傳輸鏈路狀態(tài)，通過自適應(yīng)均衡算法動態(tài)調(diào)整信號參數(shù)，提升系統(tǒng)可靠性。華為CloudEngine 16800交換機(jī)已采用該技術(shù)，互連鏈路故障率降低25%。
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高速銅纜作為電子互連領(lǐng)域的核心技術(shù)，在AI數(shù)據(jù)中心與高端制造的驅(qū)動下，正從“被動傳輸”向“智能互連”升級。盡管面臨CPO等新技術(shù)的競爭與自身技術(shù)瓶頸的制約，但憑借成本優(yōu)勢與場景適配性，其在短距高速互連領(lǐng)域的主導(dǎo)地位短期內(nèi)難以撼動。未來，隨著共封裝銅互連、新型材料等技術(shù)的突破，高速銅纜將持續(xù)為電子信息產(chǎn)業(yè)的算力升級與信號傳輸提供關(guān)鍵支撐。
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