芯耀
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英偉達(dá)在GB200系列中創(chuàng)新采用銅纜線背板技術(shù)，通過NVLink Switch實現(xiàn)GPU與交換芯片的直連。每個GB200超級芯片由兩顆Blackwell GPU和一顆Grace CPU構(gòu)成，通過NVLink C2C協(xié)議（單向帶寬450GB/s）連接，單個NVL72機(jī)柜可容納72顆GPU，形成“超級GPU”架構(gòu)。
在互聯(lián)架構(gòu)中，銅纜主要用于背板連接器到線背板、交換芯片跳線等場景。例如，NVL72系統(tǒng)使用5184根銅纜直接連接72顆GPU，通過定制的高密度連接器（如安費(fèi)諾Paladin HD 224G）實現(xiàn)900GB/s的單向帶寬傳輸。
一、引言
隨著AI算力需求的爆發(fā)式增長，GPU集群間的高速互聯(lián)成為制約算力密度的關(guān)鍵瓶頸。英偉達(dá)通過銅纜互聯(lián)技術(shù)構(gòu)建了從單機(jī)柜到跨集群的全場景解決方案，在成本、功耗和性能之間實現(xiàn)了突破性平衡。本文將從技術(shù)原理、產(chǎn)品應(yīng)用、行業(yè)對比三個維度，系統(tǒng)解析英偉達(dá)銅纜互聯(lián)技術(shù)的核心價值。
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二、關(guān)鍵技術(shù)解析
1. 架構(gòu)演進(jìn)與核心技術(shù)突破
NVLink銅纜技術(shù)：在GB200系統(tǒng)中，72顆Blackwell GPU通過5000根NVLink銅纜實現(xiàn)全互連，總長度超2英里。每根銅纜采用224G PAM4信號調(diào)制，單通道速率達(dá)224Gbps，支持雙向1.8TB/s帶寬，較PCIe 5.0提升14倍。
信號完整性設(shè)計：通過Retimer芯片（如AEC方案）實現(xiàn)信號再生，解決銅纜在高速率下的衰減問題。例如，112G速率下AEC傳輸距離可達(dá)5-6米，而DAC僅能支持1米。
連接器創(chuàng)新：采用Amphenol Paladin HD 224G/s連接器，單連接器集成72個差分對，支持刀片式服務(wù)器的高密度部署。
2. 銅纜技術(shù)分類與場景適配
DAC（直連銅纜）：無源設(shè)計，成本僅為光模塊的1/6，功耗<0.1W，適用于3米內(nèi)超短距連接（如NVL72機(jī)柜內(nèi)互聯(lián)）。
ACC（有源銅纜）：集成Redriver芯片，112G速率下傳輸距離延長至1.5米，成本增加30%-40%，用于跨托盤連接。
AEC（有源增強(qiáng)型銅纜）：采用Retimer芯片實現(xiàn)信號重構(gòu)，112G速率下傳輸距離達(dá)5-6米，成本為光模塊的30%，是中長距互聯(lián)的核心方案。
3. 系統(tǒng)級優(yōu)化
功耗控制：銅纜無需光電轉(zhuǎn)換，單機(jī)柜NVL72系統(tǒng)較光模塊方案節(jié)省20kW功耗。
散熱設(shè)計：銅纜熱密度低，支持液冷系統(tǒng)的高密度部署，例如GB200的單機(jī)柜算力達(dá)1EFLOPS。
三、核心指標(biāo)對比
四、產(chǎn)品應(yīng)用全景
1. GB200與NVL72系統(tǒng)
架構(gòu)創(chuàng)新：采用刀片式設(shè)計，72顆GPU通過NVLink銅纜實現(xiàn)全互聯(lián)，單機(jī)柜算力達(dá)1EFLOPS，較前代提升4倍。
成本優(yōu)勢：單機(jī)柜銅纜總成本約22萬美元，僅為光模塊方案的1/6。
2. Ruby服務(wù)器與DGX系列
互聯(lián)密度提升：Ruby服務(wù)器采用AEC銅纜，單機(jī)柜GPU數(shù)量增至144顆，帶寬利用率提升30%。
跨集群擴(kuò)展：GB300計劃采用1.6T光模塊與銅纜協(xié)同，跨機(jī)柜互聯(lián)帶寬達(dá)1.6Tbps。
3. 行業(yè)適配性
訓(xùn)練場景：H100的NVLink銅纜支持900GB/s帶寬，訓(xùn)練GPT-4速度較PCIe版本提升7倍。
推理場景：A100的PCIe銅纜方案成本更低，適合中小規(guī)模推理集群。
五、行業(yè)對比與趨勢展望
1. 與光模塊的競爭格局
短距場景：銅纜憑借成本（1/6）和功耗（1/30）優(yōu)勢主導(dǎo)機(jī)柜內(nèi)互聯(lián)，預(yù)計2025年滲透率超80%。
長距場景：光模塊在跨數(shù)據(jù)中心連接中仍不可替代，但銅纜通過AEC技術(shù)向5-7米場景滲透。
2. 與AMD Infinity Fabric的差異
技術(shù)路徑：AMD的Infinity Fabric專注于CPU-GPU內(nèi)存一致性互聯(lián)，帶寬92GB/s，而英偉達(dá)銅纜聚焦GPU間高速通信。
應(yīng)用場景：AMD方案適用于異構(gòu)計算，英偉達(dá)銅纜則在純GPU集群中性能領(lǐng)先。
3. 未來技術(shù)演進(jìn)
銅纜升級：224G單通道銅纜已進(jìn)入樣品階段，預(yù)計2026年支持1.6T速率，傳輸距離突破10米。
光銅協(xié)同：英偉達(dá)計劃在GB300中采用“短距銅纜+長距CPO”架構(gòu)，進(jìn)一步優(yōu)化成本與性能。
硅光子融合：黃仁勛確認(rèn)將繼續(xù)使用銅纜技術(shù)，同時與臺積電合作開發(fā)硅光子技術(shù)，預(yù)計2030年實現(xiàn)商用。
六、結(jié)論
英偉達(dá)銅纜互聯(lián)技術(shù)通過信號調(diào)制優(yōu)化、芯片級增強(qiáng)和系統(tǒng)級協(xié)同，構(gòu)建了短距互聯(lián)的性能標(biāo)桿。其核心優(yōu)勢在于成本-功耗-性能的三維平衡，成為AI算力基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵支撐。
未來，隨著224G銅纜技術(shù)的成熟和硅光子技術(shù)的融合，英偉達(dá)將進(jìn)一步鞏固在GPU互聯(lián)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，推動AI算力進(jìn)入新的爆發(fā)周期。
