有源铜缆：大模型背后的隐形英雄

有源铜缆

大模型背后的隐形英雄

现在大家都在关注大模型，像ChatGPT，xAI等，尤其是Deepseek，最近都火出圈了！

这些超强能力的AI模型，都是通过超大规模的数据中心，吃掉了大量的算力，才训练出来了超大模型。单个GPU远远不能满足超大规模训练的算力要求，需要通过高速互联技术，把GPU、机架等连接起来，实现算力倍增的效果。

对于互联的材料选择，现在的原则是：“能用铜缆的地方尽量用铜缆，只有铜缆做不到的时候，才考虑用光互联。”成本和功耗是主要原因。

现在大多数的超算中心以及Nvidia下一代的GPU 主要还是采用铜缆，NVIDIA GB200 NVL72系统使用5184条大铜缆，合计长度超2英里。这种全铜互联的方案相比光互联的功耗会更低，据 Nvidia 联合创始人兼首席执行官黄仁勋介绍，与使用光收发器和重定时器相比，铜互联方案能节省约 20 千瓦的电力，将机架功耗从原来的 120 千瓦降至 100 千瓦。在一些特殊的环境下，比如有些数据中心是建在孤岛或海底，铜缆作为无源传输媒介，其耐用性更强，维护成本相对较低，特别是在恶劣环境下（如海底或偏远地区），铜缆的性能通常更为稳定。在这些特殊的场合，尽管铜缆带宽有限，仍然可能成为更优的选择。

铜的历史

铜的历史可以追溯到上世纪90年代。当时，半导体行业使用的是铝线，随着集成电路的越来越小，铝的导电性和可靠性成了瓶颈，铝线更容易断裂。

1997年，IBM打破了这一瓶颈，宣布了可制造的铜CMOS技术。1998年9月1日，IBM成功推出了世界上第一款使用铜互联的微处理器——PowerPC 750，它最初是采用铝设计的，其工作频率为300 MHz，采用铜互联之后，同一芯片的速度至少能达到400MHz，提高了33%。IBM的这一突破使得众多的半导体厂商，如摩托罗拉、德州仪器、AMD、英特尔等都开始转而探索铜缆连接技术。根据IBM的研究，铜线的导电电阻比铝线低40% 左右，这可使微处理器速度额外提高15%，而且尺寸更小。可靠性和耐用性也显著提高，长期可靠性提高 100 倍。

进一步，铜缆的寿命也变得很长，可以达到10到30年之间。此外，铜缆极低的发热量更好地解决了散热问题。芯片上的元件越多，发热量就越大，而铜比铝散热更快，可以降低芯片的运行温度。从IBM的突破开始，铜互联技术就成为了行业标准。各大芯片制造商纷纷采用铜互联，推动了处理器速度和效率的不断提升。

上一节提到NVIDIA的GB200 NVL72服务器，其中就有5000多条铜缆。通常一个机柜4000-5000千条铜缆几乎是标配。

上千条铜缆一起工作，如何确保每一条铜缆都稳定可靠？

必须要对铜缆进行测试，为了提高测试效率，业内使用了一种叫做PXI网分的设备，它的作用是帮助我们更快地并行同时测试多组铜缆。单台满配的PXI网分相当于8台4端口的台式网分，这样配置的测试速度比使用单台台式网分配合开关矩阵的方式设备测试快很多倍。

如果测试量不是特别大，也可以选择单台网分加上开关矩阵，通过切换选择不同的铜缆进行测试，足够应对小规模的测试。如果需要更多端口的测试，一台主控电脑可以控制4个PXI机箱，并行测试 32对差分铜缆。这种配置适用于需要快速、大规模测试的场景。

铜连接的未来挑战和趋势

目前主流的224G传输速率确实已经能够满足绝大部分数据中心和高性能计算的需求，随着数据量的不断增加和新兴应用对带宽需求的急剧提升，448G的预研显得尤为重要。

对于448G的预研而言，可能会遇到一些技术挑战，如信号衰减、噪声管理、电源功耗等，但随着半导体工艺的进步和调制解调技术的创新，这些问题是可以被逐步克服的。

在448G的预研中，高速信号的调试和一致性测试尤为关键。作为半导体产业链中的一员，是德科技的设备可以为研发人员提供可靠的高带宽测试环境，验证信号的完整性、电源完整性、噪声管理以及误码率等关键性能指标。

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