高速铜连接行业深度报告：GB200引爆高速铜互连，探寻AI时代短距高密通信“最优解”

通信板块近一年市场表现 投资要点： 1、GB200创新使用铜缆线背板引关注，铜互联在AIScaleup场景成为通信方式性价比最优解。英伟达在2024GTC大会上发布GB200超级芯片并推出基于GB200的NVL72机柜，高速铜缆互联主要应用场景正是B200芯片与NVLinkSwitch的互联。NVL72主要通过GPU背板连接器到线背板再到交换芯片的跳线完成互联，而NVL36*2由于要实现两台NVL36的互联，将需 要额外的162根1.6TACC电缆互联。除英伟达外，特斯拉dojo、谷歌TPU 请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明1 行业研究/行业深度分析 2024年8月5日 GB200引爆高速铜互连，探寻AI时代短距高密通信“最优解” 领先大市-A(维持) 高速铜连接行业深度报告 通信 资料来源：最闻 首选股票评级 相关报告： 【山证通信】巴黎奥运会首次展现ai＋体育应用场景，国内科技出海展现新实力-周跟踪（20240722-20240728）2024.7.29 【山证通信】光模块、服务器等环比增长，会议决议支持人工智能卫星互联网发展-周跟踪（20240715-20240719）2024.7.24 分析师：高宇洋 执业登记编码：S0760523050002邮箱：gaoyuyang@sxzq.com 张天 执业登记编码：S0760523120001邮箱：zhangtian@sxzq.com 均使用了定制铜缆或DAC&AEC作为短距互联方案。在AIScaleup互联域，铜缆是机柜内、机柜间短距互联的性价比最佳方案。 2、我们预计2025年由GB200带来的高速铜缆新增市场近60亿美元，高速铜缆使用场景不断延伸。英伟达在GTC2024上介绍，NVL72使用铜缆互联较光模块节省了6倍成本。NVL72需要5184根高速差分对铜缆，该铜缆需要从computetray的背板连接到Switchtray的背板，再从Switchtray的背板连接到NVLINKSwitch芯片，我们测算NVL72机柜的高速铜缆价值量合计 11.7万美金，而NVL36价值量合计10.4万美金，根据Trendforce，2025年GB200机柜出货有望达到6万台，则2025年GB200机柜铜缆新增市场达到约64亿美元。 3、高速铜互联组件竞争格局集中，上游线材和连接器具有壁垒。GB200以组件形式销售背板线模组、近芯片跳线以及外部IO线，高速线材和连接器作为重要原材料可能选择外采或代工方式。在GB200机柜里，背板线模组cartridge、NVSwitchOverPass&Densilink、PCIE、ACC分别对应的是高速铜缆背板互联、芯片飞线、服务器内部线、外部IO线场景。高速铜缆线材需要材料处理、绝缘、编织、组件组装等工序，其制造具有设备和工艺壁垒。高速连接器技术、专利壁垒高，在25Gbps以上高速连接器领域，具有安费诺一家独大、泰科、莫仕两强相随局面。由于高速铜互连组件话语权主要集中在连接器领域，连接器相对垄断的竞争格局基本顺延到组件市场。 4、聚焦英伟达上游配套，关注国产算力方案。由于与英伟达的联合研发以及对核心专利的掌握，GB200高速铜连接价值量前期或主要集中于以安费诺为代表的国际连接器巨头厂商。国内对于224G高速铜线、IOCAGE等高速产品配套需求将增加，对于中低端产品线产能原因外包需求也将外溢。另外， 高速铜连接市场有望从英伟达引领扩散到海外UALINK和国产算力配套，铜连接有望“复刻”光模块行情，实现2025年需求爆发式增长。 建议关注：拥有高速铜连接全套解决方案的立讯精密、高速线材领军者沃尔核材、专注同轴电缆产品的神宇股份、聚焦服务器内部线的新亚电子、通讯汽车双轮驱动的鼎通科技、国内数据通信组件和布线领先企业兆龙互连、高速背板连接器国产替代先锋华丰科技、数据中心高速组件快速成长的金信诺等。 风险提示：对于高速铜缆价值量预期过于乐观风险，GB200机柜量产进度延后导致相关公司订单落地和业绩释放不及预期，相关公司设备或良率瓶颈导致产能释放不及预期风险，原材料成本上涨、良率低导致毛利率不及预期风险，竞争格局恶化风险，技术路线不确定风险。 目录 1.GB200带动高速铜连接爆发，AIScaleup高速铜缆性价比最优6 1.1GB200创新使用铜缆线背板互联引关注，高速铜互联在AI柜内场景已具有成熟经验6 1.2铜缆是AI高速高密度场景下当前通信性价比最优解9 1.3GB200高速铜缆市场分析：预计2025年高速铜缆新增市场近60亿美元11 2.高速铜缆市场：使用场景不断延伸，产业链上下游涉及多环节12 2.1高速铜缆使用场景丰富，市场空间广阔12 2.2高速铜缆线材：高速线材具有设备和工艺壁垒15 2.3铜互连高速连接器：技术和专利壁垒高，市场份额集中在欧美巨头17 2.4高速铜互联组件：竞争格局相对集中，国产替代具有空间19 3.投资逻辑与建议关注20 3.1聚焦英伟达上游配套，关注国产方案20 3.2产业链公司简介21 4.风险提示27 图表目录 图1：GB200NVL72系统架构6 图2：GB200NVL72NVLINK互联网络架构7 图3：NVL72overpass和背板连接示意图7 图4：NVL72机柜背部使用了密集的线背板互联7 图5：NVL72NVSwitchTray使用了OverPass跳线（图中蓝色线）7 图6：GB200NVL36互联网络架构8 图7：两个NVL36机柜通过柜外线ACC连接8 图8：谷歌在TPUv4机柜中使用铜缆进行ICI机柜内互联（图中红色部分）8 图9：Dojotrainingtile之间通信采用定制连接器和组件实现每边9TB/s的高速率8 图10：铜互联应用场景示意图9 图11：铜连接不同场景的典型距离9 图12：不同速率的SERDES-LR在cable的传输距离10 图13：PCB的高频衰减曲线较cable陡峭许多10 图14：不同通信手段功耗、成本、密度、距离对比10 图15：不同距离的通信场景适用的通信手段10 图16：高速线缆组件产品制造流程13 图17：金属材料、线材是华丰科技2022年原材料BOM采购的重要组成部分13 图18：铜互联高速通信线类型14 图19：LightCounting预测DAC和AEC市场将稳步增长15 图20：LightCounting预测AI将给800G、1.6TAEC带来爆发式增长15 图21：同轴电缆制作过程16 图22：罗森泰的高性能挤出机系列17 图23：东莞冠博机电生产的极细电线编织机17 图24：全球连接器市场规模17 图25：2022年全球连接器应用领域分布17 图26：NVL72NVLINK高速铜互联使用的连接器种类和数量18 图27：NVL36*2NVLINK高速铜互联使用的连接器种类和数量18 图28：UALINK拓展通用scaleup协议19 图29：华为“天成”机柜级算力平台产品19 图30：安费诺2023年收入下游主要领域20 图31：安费诺2023年收入出货地区20 图32：安费诺Spectra-Strip224G高速线与各种高密度连接器组成了面向数据中心的铜连接解决方案21 图33：立讯高速铜连接产品22 图34：汇聚科技电信与数据通信连接方案22 图35：汇聚科技汽车线束连接方案22 图36：乐庭智联QSFP高速电线系列23 图37：沃尔核材电线电缆业务近十年收入毛利率变化23 图38：神宇股份产品覆盖通信、消费电子、航空航天、汽车、医疗多领域24 图39：新亚电子下游客户24 图40：新亚电子用于服务器的SATA线产品24 图41：鼎通科技通讯连接器组件25 图42：兆龙互连高速互连产品26 图43：华丰科技通讯连接器产品27 表1：AOC、DAC与AEC比较15 1.GB200带动高速铜连接爆发，AIScaleup高速铜缆性价比最优 1.1GB200创新使用铜缆线背板互联引关注，高速铜互联在AI柜内场景已具有成熟经验 英伟达GB200NVL72通过NVLINK5将72个B200组成一个“超级GPU”。英伟达在2024GTC大会上发布GB200超级芯片以及NVL72机柜，通过高速铜缆互联形如一颗超级GPU。具体来看，每个NVL72机柜由18个computetray和9个NVLINKSwitchtray组成，每个computetray包括2颗GB200超级芯片，每颗GB200超级芯片由2颗B200GPU和一颗GraceCPU通过NVLINKC2C（单向450GB/s）连接而成。而每台NVLINKSwitch则由两颗NVLinkSwitch4芯片组成，交换带宽为28.8Tb/s*2。每颗B200芯片通过NVLink5共900GB/s单向带宽（共36*224GSERDES）分别连接到18颗NVLinkSwitch4，而高速铜缆互联主要应用的场景正是B200芯片与NVLinkSwitch的互联。此外，每颗B200均配置了CX7或CX8网卡，通过400Gb或800GbIB网络scaleout互联，对应每台computetray2个OSFP800G或1.6T端口。 图1：GB200NVL72系统架构 资料来源：Semianalysis，山西证券研究所 NVL72的高速铜连接架构设计。NVL72使用一层NVSwitch交换架构连接了72颗B200，这主要通过背板连接器到线背板再到交换芯片的跳线完成。根据Semianalysis的分析，每个BlackwellGPU都连接到一个安费诺PaladinHD224G连接器，每个连接器有72个差分对（对应每颗B200900GB/s*8*2的NVLINK收发带宽），连接到背板Paladin连接器后接下来使用了SkewClearEXDGen2电缆背板连接到Switchtray的PaladinHD背板连接器（每个连接器有144个差分对），再通过OverPass跳线电缆连接到NVSwitch芯片。 图2：GB200NVL72NVLINK互联网络架构图3：NVL72overpass和背板连接示意图 资料来源：Semianalysis，山西证券研究所资料来源：Semianalysis，山西证券研究所 因此实际上GB200NVL72使用了定制的高密度背板连接器和线背板模组来解决72颗B200与18颗NVLinkSwitch的机柜内互联，而为了解决Switchtray上PCB密集高频信号的串扰问题，还使用了OverPass近芯片跳线连接到背板。 图4：NVL72机柜背部使用了密集的线背板互联图5：NVL72NVSwitchTray使用了OverPass跳线 （图中蓝色线） 资料来源：servethehome，山西证券研究所资料来源：servethehome，山西证券研究所 NVL36*2的高速铜连接架构设计。英伟达对于NVL36*2的定位是满足某些机柜功率、风冷散热有限制条件的客户需求，NVL36机柜的最大区别一是同样配置了9个Switchtray（18颗NVLinkSwitch4芯片），相当于交换容量翻倍，二是是使用了可扩展的NVLINKSwitchtray，两台NVL36机柜之间通过短距ACC铜缆互联。对于线背板和交换芯片跳线，NVL36采用了与NVL72相同的设计，相应的由于GPU数量减半，线背板和OverPass使用的电缆数量也近乎减半。但由于要实现两台NVL36的互联，每套NVL36*2系统将需要额外的162根1.6TACC电缆互联，而为了将NVLINKSwitch一半的带宽连接到前面板，英伟达还使 用了安费诺的Densilink跳线产品，因此NVL36*2整体上跳线的用量是较NVL72基本相当的。 图6：GB200NVL36互联网络架构图7：两个NVL36机柜通过柜外线ACC连接 资料来源：Semianalysis，山西证券研究所资料来源：Semianalysis，山西证券研究所 除英伟达外，高速铜互联在AI短距离场景已有成熟经验，dojo