發(fā)布時間:2024-09-13作者來源:金航標瀏覽:1370
ChatGPT面世600余天,AI讓消費電子和數(shù)據(jù)中心業(yè)務持續(xù)增長,英偉達、安費諾成為最大贏家。在這個大背景下,國產(chǎn)高速連接器路在何方?能否實現(xiàn)我國IT產(chǎn)業(yè)自主可控?
ChatGPT面世至今,已經(jīng)600余天了。
600多天以來,AI浪潮席卷全球,給消費電子領域帶來了不小的影響:智能手機變成了AI智能手機,PC變成了AIPC。依托于AI的發(fā)展,消費電子領域,迎來了久違的復蘇。
市場調(diào)查機構(gòu) Counterpoint Research給出報告,2024 年第 2 季度全球PC出貨量 6250 萬臺,同比增長 3.1%,連續(xù) 2 個季度出現(xiàn)同比正增長。
▲不同品牌PC出貨量增幅 來源:Counterpoint Research
同時,伴隨著消費電子領域AI化帶來的性能需求,數(shù)據(jù)中心也迎來升級換代的契機,特別是在超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和邊緣計算領域。3月,英偉達發(fā)布GB200-NLV72,讓高速連接器概念成功出圈,該服務器采用的是線纜背板連接架構(gòu),具有 5000 根 NVLink銅纜(合計長度超 2 英里)。AMD、惠普企業(yè)、博通和思科在內(nèi)的多家科技巨頭,則宣布成立UALink推廣組織,研發(fā)UALink連接器以對英偉達形成抗衡。
那么問題來了,AI的爆火,是如何讓硬件迎來升級換代的?
01 | 硬件全面升級,PC新連接器出現(xiàn)
硬件層面而言,AI對于數(shù)據(jù)中心與PC市場的升級換代,提出了以下四點具體的需求:
1.高性能計算:深度學習模型的訓練需要大量的計算能力,因此,高性能的硬件設備如圖形處理單元(GPU)、專用神經(jīng)網(wǎng)絡處理單元(NPU)和應用特定集成電路(ASIC)變得越來越受歡迎。這些硬件可以加速模型的訓練速度,使AI應用更加高效。
2.大規(guī)模內(nèi)存:許多AI任務需要大規(guī)模內(nèi)存來存儲大型數(shù)據(jù)集和模型參數(shù)。傳統(tǒng)的中央處理單元(CPU)通常無法滿足這些要求,因此,出現(xiàn)了具有大內(nèi)存容量的硬件解決方案,如高性能計算集群和圖形處理器云服務。
3.高帶寬互聯(lián): AI系統(tǒng)通常需要高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸,以便將數(shù)據(jù)從傳感器、存儲設備或其他計算節(jié)點傳輸?shù)教幚砉?jié)點。這導致了對高速網(wǎng)絡連接和高帶寬互聯(lián)硬件的需求,以確保數(shù)據(jù)的快速流動。
4.節(jié)能性能:能源效率一直是硬件設計的關鍵因素。AI系統(tǒng)通常需要長時間運行,因此對于能源的有效使用至關重要。硬件制造商不斷努力開發(fā)能夠在高性能的同時保持低能耗的解決方案,以降低運營成本。
對于AIPC而言,目前主流的處理器平臺,有高通Snapdragon X Elite平臺(算力可達45 TOPS)AMD Ryzen 8000系列(AI算力達39 TOPS)以及英特爾Lunar Lake平臺(AI算力達到120 TOPS)。在此基礎上,AIPC的內(nèi)存需要采用LPDDR5x以上的規(guī)格。
當前,市面上的內(nèi)存技術,主要分為DDR和LPDDR兩類,主要區(qū)別體現(xiàn)在DDR更追求高性能,而LPDDR則更兼顧高性能與低功耗。此外,兩者所使用的連接器,亦有所不同:DDR內(nèi)存通常采用DIMM連接器或SO-DIMM連接器與主板相連,而LPDDR則是通過BGA焊接的形式與主板相連。
性能方面,兩者的[敏感詞]版本LPDDR5X和DDR5的指標其實非常接近,LPDDR5X的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為8533MT/s,而DDR5的最大速率為8800MT/s。
隨著移動辦公的主流化,AIPC的發(fā)展離不開筆記本電腦,此時LPDDR5x內(nèi)存的劣勢便顯現(xiàn)出來了:基于BGA焊接的設計使得它不具備升級空間,且僅能通過返廠排除內(nèi)存故障。
因此,CAMM2連接器應運而生。
“LPDDR5 CAMM2 連接器的出現(xiàn),首次實現(xiàn)LPDDR5內(nèi)存模組化,(此前都是內(nèi)存顆粒以BGA形式直接焊接在主板上),模組化方便系統(tǒng)的升級以及維修,未來有機會替代傳統(tǒng)的SO-DIMM連接器。”興萬聯(lián)電子研發(fā)總監(jiān)、高級工程師蔡友華向記者介紹。
▲興萬聯(lián)CAMM2 連接器與SO-DIMM連接器
蔡友華的這段話,解釋了CAMM2能夠成為JEDEC標準規(guī)范的重要原因:比BGA更靈活,比SO-DIMM更節(jié)約空間。其重要性對于寸土寸金的筆記本電腦內(nèi)部空間不言而喻。
兼具省空間和高可維護性的兩大特質(zhì),只是CAMM2 連接器的第一步。更為重要的是,相對于DDR5 SO-DIMM的262 Pin端子設計,LPDDR5 CAMM2端子數(shù)量為644 Pin。更多的端子數(shù)量,帶來了更高的性能上限。優(yōu)群科技業(yè)務經(jīng)理陳波對記者透露:“CAMM2[敏感詞]可以支持128G的內(nèi)存容量,即傳統(tǒng)的DDR4、DDR5需要4顆且單顆32G才能滿足的需求,CAMM2一顆就可以滿足。”
▲CAMM2 連接器示意圖 來源:優(yōu)群科技
目前,兩家企業(yè)均實現(xiàn)了CAMM2新品量產(chǎn)并應用在筆電客戶新機型上。針對自家新品,陳波表示優(yōu)群的CAMM2優(yōu)勢主要表現(xiàn)在優(yōu)異的高頻阻抗表現(xiàn)、獨特的產(chǎn)品設計等方面。“通過這些優(yōu)勢,優(yōu)群的CAMM2技術不僅滿足了筆記本電腦的高性能需求,還為消費者和企業(yè)用戶帶來了更穩(wěn)定、更高效的使用體驗。”陳波說道。
根據(jù)JEDEC透露的[敏感詞]消息,未來的DDR6和LPDDR6都會用CAMM2取代長期使用的SO-DIMM和DIMM。在各方的推動下,CAMM2連接器將很快成為市場的主流選擇。然而,當前的CAMM2連接器仍存在一大弊端,其固定方式仍然依賴于螺絲,與行業(yè)力推的免工具裝配概念背道而馳,這仍是需要眾多連接器廠商去攻克的一個難題。
AIPC的升級,是一個系統(tǒng)工程,CAMM2連接器只是其中的一部分。蔡友華認為:“預計隨著數(shù)據(jù)中心、云計算和AI服務器需求的增長,PCIe 6.0將在未來幾年內(nèi)逐漸成為市場主流,而PCIe 7.0可能會在十年內(nèi)的某個時間點普及。”
隨著AIPC的不斷迭代升級,PCIe連接器、雷電5連接器等各類連接器,都迎來了大放異彩的機遇。
02 | 讓英偉達登頂,這個市場很誘人
PC市場的復蘇,顯然只是AI效應的一部分。另外的一大部分,則是數(shù)據(jù)中心業(yè)務。
近年來,全球主要國家在數(shù)據(jù)中心的建設上都進行了大規(guī)模投資,商啟咨詢統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,全球數(shù)據(jù)中心行業(yè)市場規(guī)模從2017年的465.5億美元增長至2021年的679.3億美元,預計2030年規(guī)模可達1589.7億美元。
也正是因為在數(shù)據(jù)中心業(yè)務上的出色表現(xiàn),英偉達得以一騎絕塵,在2024年一度成為全球市值第一的公司。而與之一起成為行業(yè)贏家的,是安費諾。在英偉達的COMPUTEX主題演講中,安費諾的總裁兼CEO R. Adam Norwitti表示:“我們很自豪能夠為英偉達提供先進的互連解決方案,為Blackwell加速器提供了復雜而高效的互連產(chǎn)品。”
據(jù)悉,GB200及其連接器和銅纜由安費諾[敏感詞]供應,強勢地排除了泰科和莫仕等競爭對手。根據(jù)分析師預測,一臺英偉達GB200-NVL72服務器的線束價值量約為34萬元,其中高速連接器價值量約為30萬元。此外,還有背板連接器價值量約為21萬元 。
高速連接器之所以能有較高的價值量,性能是核心因素。安費諾官方給出的數(shù)據(jù)顯示,其OverPass電纜組件專為支持每條通道224G PAM 4帶寬而設計,無需通過線路卡傳輸信號,建立了與外部IO端口的直接連接,與PCB線路和層壓板相比,采用了損耗更低的布線。
▲EXAMAX2?背板連接器系統(tǒng) 來源:安費諾信息通信
相比起傳統(tǒng)的解決方案,它能夠輔助主板廠商進行更靈活地進行PCB布局的設計,從而改善散熱性能,也能夠降低PCB成本,提升產(chǎn)品的整體性能。目前,安費諾的產(chǎn)品線涵蓋了2、4和8對結(jié)構(gòu),線徑從32 AWG到26 AWG不等,傳輸速度為10G、28G、56G、112G和224G PAM 4。
除了安費諾之外,其他巨頭如泰科、莫仕和砷泰也都在該領域有所布局,據(jù)中咨智庫《重點電子元件研究報告》,安費諾、莫仕、泰科和砷泰四家廠商,每年可生產(chǎn)超2000萬只25Gbps及以上高速背板連接器。
具體到產(chǎn)品,莫仕的Mirror Mezz Enhanced扣板互連技術同樣支持到224 Gbps-PAM4,使用 2.5mm 和 5.5mm 連接器提供不同的堆疊高度。此外,莫仕還提供多種銅互連和光互連方案,如Inception線纜背板系統(tǒng)、CX2 Dual Speed 近ASIC連接器到電纜系統(tǒng)、OSFP 1600 I/O 解決方案,以及QSFP 800和QSFP-DD 1600 I/O 解決方案。
泰科的AdrenaLIN 224G連接器產(chǎn)品組合則是充分考慮到互聯(lián)性和兼容性,其AdrenaLINE Slingshot連接器,針對 25 至 32 AWG 電纜背板架構(gòu)進行了優(yōu)化設計。
此外,泰科還推出了STRADA Whisper Absolute 背板系列組件,專為 112G PAM4 設計,可支持傳輸高達 112 Gbps 的數(shù)據(jù),滿足客戶對高性能、高帶寬系統(tǒng)的需求。目前該系列電纜和連接器的裝機容量分別達到 6,000 萬 dps 和 2.94 億 dps,且仍在不斷擴大。
▲STRADA Whisper Absolute 背板系列組件
來源:TE Connectivity
砷泰也已在上一屆的上海慕尼黑電子展上,展示了自家的224 Gbps PAM4互連方案。
在銅互連方案之外,光互聯(lián)方案也正朝著高速化的方向發(fā)展:2024 光纖通信大會上,英特爾就展示了[敏感詞]與其 CPU 共同封裝的全集成光學計算互連(OCI)芯粒,利用 8 對光纖,每對光纖攜帶 8 個 DWDM 波長,合計 64 條通道,而每條通道可實現(xiàn)雙向 32Gbps 傳輸速率,帶寬共計 4Tbps,覆蓋范圍達 100m,采用 PCIe 5.0 傳輸接口同 CPU 通信。
高速化,已經(jīng)成為AIPC和數(shù)據(jù)中心連接器發(fā)展的重要趨勢。
03 | 直面市場競爭,國產(chǎn)化替代加速
當然,談及高速連接器,不得不提一個老生常談的話題:國產(chǎn)化替代。在國際競爭日趨激烈的當下,先后有數(shù)百家中國高科技企業(yè)被列入出口管制實體清單,在不可控國際因素及國內(nèi)數(shù)字經(jīng)濟轉(zhuǎn)型需求的驅(qū)動下,我國IT產(chǎn)業(yè)自主可控的緊迫性愈加凸顯。
當前,國內(nèi)不少企業(yè)也都開始著重發(fā)力高速連接器,其中就包括了大家所熟知的立訊精密、華豐科技和沃爾核材等。當前,華豐科技是華為高速背板連接器兩大國內(nèi)供應商之一,其[敏感詞]一代的112G產(chǎn)品已經(jīng)推出,224G高速背板連接器也于去年上半年成功研制,并已達到樣品試制合格的狀態(tài)。
沃爾核材在投資者互動平臺,也透露了一部分的信息:公司已完成了多款單通道224G高速通信線樣品的開發(fā),目前部分樣品已通過客戶的測試,小批量已完成交付,尚需配套客戶產(chǎn)品進行驗證;后續(xù)供貨情況需視客戶需求而定,暫未形成批量銷售。
作為國內(nèi)連接器市值“一哥”的立訊精密,則是在2014年就開始布局,自主研發(fā)Optamax??超低損耗、抗折彎高速裸線技術,基于該技術開發(fā)了112G/224G PAM4 DAC和“輕有源”銅纜產(chǎn)品,能夠?qū)崿F(xiàn)每通道高達112/224Gbps的傳輸速度,為系統(tǒng)提供單Port 800Gbps甚至1.6Tbps的雙向聚合數(shù)據(jù)吞吐量。
▲立訊高速連接器
立訊精密官網(wǎng)也展示了其Intrepid背板連接器、OSFP112 2x1 Connector、OSFP 1x1 Connector等連接器產(chǎn)品,性能滿足了112Gbps標準。
可以看到,當前國內(nèi)的高速連接器產(chǎn)品,距離海外領先的標準尚有差距,但追趕的進程依然相當順利。這一切,離不開國內(nèi)銅材企業(yè)的鼎力支持。興業(yè)合金營銷中心副總監(jiān)、高級工程師洪松柏向記者介紹:“這一類的高性能合金過去行業(yè)內(nèi)基本是長期依賴進口,主要使用德國和日本等公司的材料,目前興業(yè)的產(chǎn)品已部分形成國產(chǎn)化替代。”
▲興業(yè)合金高速連接器銅合金帶材
高速連接器的較高的性能要求,也對銅合金材料提出了更高的要求:
1. 高強度:銅合金材料需要具備足夠的強度,以承受連接過程中的機械應力。
2. 高導電率:為了減少信號傳輸過程中的能量損失,銅合金材料需要具有高導電率。
3. 高耐熱性:連接器在長時間工作或高溫環(huán)境下仍能保持性能穩(wěn)定。
4. 高抗應力松弛性能:在高溫或長時間工作條件下,銅合金材料應保持其機械性能,避免因應力松弛導致的性能下降。
當前,國內(nèi)像興業(yè)合金、博威合金和金田銅業(yè)等都為行業(yè)提供了適合高速連接器使用的銅合金產(chǎn)品。洪松柏向記者透露:“目前興業(yè)合金的XYK-59、XYK-32、XYK-58等合金,已經(jīng)能夠在部分領域進入替代,如華為、中興等通信設備領域,浪潮的高端服務器領域的高速連接器等。”
04 | 小結(jié)
總體來看,要迎著高速互連的產(chǎn)業(yè)趨勢走,連接器行業(yè)需要攻克的技術難題還有很多。當前,高速連接器的國產(chǎn)化進程相對順利。依托于完善的產(chǎn)業(yè)鏈和市場優(yōu)勢,國內(nèi)的部分產(chǎn)品在性能、可靠性等方面已經(jīng)能夠?qū)H一線品牌形成追趕。
AI發(fā)展至今日,是噱頭還是未來的機遇已經(jīng)無需爭議,它將會給科技帶來全新的變革,每一次技術的飛躍,都標志著行業(yè)的深刻洗禮與重塑,而掌握關鍵技術的主導權(quán),則意味著掌握了引領未來走向的鑰匙。在這個全新的領域,自主創(chuàng)新和進口替代是中國科技產(chǎn)業(yè)未來十年到二十年發(fā)展的核心戰(zhàn)略與寶貴機遇。
我們期待,AI新領域的國產(chǎn)化替代,能夠?qū)μ嵘龂鴥?nèi)連接器產(chǎn)業(yè)的競爭力,促進國內(nèi)相關產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,增強國家的科技自主能力。
免責聲明:本文采摘自公眾號連接器世界網(wǎng),作者陳宇軒,本文僅代表作者個人觀點,不代表金航標及行業(yè)觀點,只為轉(zhuǎn)載與分享,支持保護知識產(chǎn)權(quán),轉(zhuǎn)載請注明原出處及作者,如有侵權(quán)請聯(lián)系我們刪除。
Copyright ? 深圳市金航標電子有限公司 版權(quán)所有 粵ICP備17113853號