AI算力关键器件--铜缆高速连接深度全解析

摘要：

近期，除英伟达计划2025年3月推出新一代GB200 AI服务器平台外，诸多CSP（云服务）厂商均提出高密度机柜方案以提升算力和连接效率。端口速率从单通道56G向112G/224G演进，铜缆传输速率也将朝224G发展。

高速铜缆及组件作为作为人工智能基石的关键性材料，是数据传输的3种方案之一（3种方案为：光连接、铜连接、PCB 连接方案），不同于光模块的长距离运输高额费用，近距离传输，短期来看，高速铜缆链接就是最具性价比的方案，有望在Scale up（纵向拓展）和Scale out（横向拓展）领域大范围应用。  

加之字节豆包带动的国产算力需求，铜缆高速连接会一直高温不退，今天来重点梳理一下：

一、多种方案对比：

针对AI交换网络，有多重连接方案：

（1） 光模块+光纤 传输介质：光纤

属性：由光电子器件（光发射器、光接收器）、功能电路和光接口等部分组成，主要作用是实现光纤通信中的光电转换和电光转换功能。

优势：传输距离最长可达百公里级别；劣势：功耗和成本偏高。

应用场景：长距离电信传输网、中距离接入网和DCI、服务器架顶交换机等。

（2） 有源光缆（AOC，active optical cable）传输介质：光纤

属性：两端的两个模块组成，通过中间的一段光纤连接。

优势：高传输速率、远距离功能、低功耗、重量轻且易于使用，克服了无源光纤电缆或其他电缆类型的局限性。劣势：出现故障，需要更换整个模块；在发货前确认传输距离（通常100米左右），产品一旦出厂就很难调整。

应用场景：IDC数据中心、HPC环境和InfiniBand交换机互连。

（3） 高速铜缆（DAC，direct attach cable ）传输介质：铜

属性：中间是铜缆，两端是链接器，是一个典型的光模块应用场景；由镀银铜导线和泡沫绝缘芯线制成的高速电缆组成，采用线对屏蔽及总屏蔽的方式，从而构成了高速线缆。电缆的端口不可更换，模块头和铜质电缆不能分开。

优势：高速传输、成本效益、低功耗、高效散热。劣势：不适合长距离传输（通常≤10米）、不适合于涉及频繁弯曲或弯曲的应用、易受电磁干扰。

应用场景：数据中心、交换机。

（4）DAC与AOC优势对比：

DAC短距离传输具有性价比，AOC在长距离、高能耗场景中性能优良。DAC凭借直连特性，避免多次信号转换，显著降低适配性问题（在数据中心硬件故障中占比超30%）。此外，DAC的机械应力容忍度（衡量材料抵抗变形和破坏能力的物理量）高于AOC，更适合快速部署场景。

因此，当传输距离在8米内，功耗受限，成本要求高时，DAC的简单结构既降低了原料成本，还将功耗控制在0.1W左右（25G规格），仅为同速率AOC的10%，适合选择DAC，更具性价比。

30米以内或电磁干扰大的环境中，AOC有源光缆更合适，光比电信号传播更快，光纤可提供更高的速度和带宽。AOC有源光缆误码率比DAC高速线缆更低，且在同等长度下，AOC有源光缆的重量约为DAC的1/4，体积约为DAC的1/2，便于布线和运输。

二、高速铜连接定义&分类

高速铜连接是一类核心数据传输组件，原理为基于通过铜导体直接传输电信号，实现组件、设备或系统间的互联，短距离传输场景中具备低成本、高速率（20Gbps以上）及低能耗的优势。

伴随传输速率提升，整体对线缆的损耗要求趋于严格。由于所需支持的传输速率的提升，铜缆的损耗过大无法满足互连长度要求，继而出现了有源技术。铜连接产品主要包括高速连接器与高速线缆。

高速铜连接由铜缆和两端连接器构成，聚焦短距传输场景，高速铜缆主要有 DAC、ACC 和 AEC 三种形式，DAC 是最为通用的方案。

在早期，高速铜缆一般指的是 DAC（Direct Attach Cable），即无源直连铜缆，由镀银铜导线和泡沫绝缘芯线制成的高速电缆组成。随着所需支持的传输速率提升，铜缆的损耗过大而无法满足互联长度需求的时候，人们考虑在铜缆内部增加有源信号驱动器芯片，这些芯片将补偿部分铜缆传输带来的损耗，以增加传输距离，

按有源芯片的不同可以分为 ACC（Active CopperCable）和 AEC（Active Electrical Cable）：

1）ACC 是在线缆 Rx 端加入一定能力的线性Redriver 来提供信号的均衡和整形中继，延长端到端的传输距离，一般来说 ACC 可以在DAC 的基础上增加 2-3 米传输距离；

优势：低成本、低功耗、温度变化小、协议透明。有源铜缆AEC相较DAC具备更轻的重量和更好的性能、相较AOC具备更低的成本。应用场景：大型数据中心，英伟达目前部分采用ACC。

2）AEC 实在线缆两端加入 CDR（时钟数据恢复）对电信号进行重新定时（Retimer）和重新驱动，其所能补偿的铜缆损耗能力一般比 ACC 更强，并且可以有效阻隔抖动的传递，所以能支持的端到端连接距离比 ACC 更长。

优势：克服了铜缆DAC的密度，重量和性能限制以及具备成本优势和可用性。AEC是DDC（分布式机箱）架构的关键技术，功耗低、成本低、节省空间，其中功耗比光学器件低25％，成本比光学元件低50％，体积比DAC更小，相比DAC可节省多达70％的空间，且比光学更可靠。应用场景：ToR与服务器的连接、分布式机箱。

总的来说，不同技术成本对比：AEC的价格大约是DAC的两倍，而AOC的价格至少是DAC的三倍，ACC介于DAC和AEC之间。成本角度，AOC>AEC>ACC>DAC。

三、产业链全景

高速铜连接产业链包含上、中、下游，铜线缆与连接器供应商处在铜连接产业链中游核心环节。

1）上游：各种材料，包含金属材料、电镀材料、塑胶材料和其他陶瓷玻璃材料等，其中金属材料以铜为主，电镀材料包括镀金、镀银、镀镍等；

2）中游：产业链的核心环节，我们将其分为线材&线缆和连接器两大部分，其中安费诺、莫仕、泰科为综合性国际巨头，在线缆与连接方面均具备较高的市场份额，分板块来看国内的公司，线材&线缆板块包括线材、镀银导线、PCIe 线等，连接器板块按连接器类型及分工可以分为高速背板连接器厂商、高速 I/O 连接器厂商以及连接器组件及代工商；

3）下游：终端客户，直接客户包括英伟达、华为及其他国产算力服务器供应商，间接客户包含互联网厂商、电信运营商以及政企金融、地方智算中心等。

下图：高速铜连接产业链全景

四、市场&竞争格局

高速铜连接市场长期由海外巨头垄断，国内通过自研或上游配套切入高速铜连接市场集中度较高。

1、全球来看，

以安费诺、莫仕、泰科等公司为首的海外厂商，凭借技术优势及专业壁垒在连接器和线缆均占据较大份额：

1）根据中国国际工程咨询数据，2020 年 56Gbps 连接器市场中，安费诺、莫仕、泰科占有 90%的市场；

2）根据 QYResearch，2022 年全球高速直连铜缆前十强（海外包揽前九）占据 69%的份额。

2、国内厂商通过两种方式进入市场：

1）部分公司如沃尔核材、鼎通科技通过供应线材、组件及代工等方式，为安费诺等头部公司提供产品配套；

2）部分公司如华丰科技、中航光电等打破海外垄断，实现高速背板连接器国产替代，有望受益于国内算力建设。

 五、投资建议：

建议关注海外链铜连接配套商以及领先的国产链生产商

海外：1）英伟达 GB200 服务器或将于 Q4 出货，海外铜连接产业链上游配套厂商有望受益；2）英伟达新方案向国内算力链传达新的连接理念，国内算力参与方有望在算力网络建设中添加铜连接设计，国内相关高速连接器及铜缆供应商有望受益。

产业链相关公司包括：

1）线材&线缆供应商：尔核材（乐庭智联）、精达股份（恒丰特导）、鸿腾精密、立讯精密（含立讯技术、汇聚科技）等；

2）国产高速背板连接器厂商：华丰科技、庆虹电子（未上市）、中航光电；

3）国产高速 I/O 连接器厂商：意华股份、立讯精密、方向电子（未上市）；

4）连接器组件&代工商：鼎通科技等。

六、风险提示：1）GB200 出货时间及规模不及预期；2）铜连接国内应用不及预期；3）本研报中涉及到未上市公司或未覆盖个股内容，均系对其客观公开信息的整理，并不代表本研究团队对该公司、该股票的推荐或覆盖。

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（转自：智超讲财商）