通信行业英伟达GTC前瞻：关注CPO、液冷与电源产业链变化

2025年3月15日 英伟达GTC前瞻：关注CPO、液冷与电源产业链变化 中泰通信 首席分析师：陈宁玉（S0740517020004） Email：chennyztscomcn 分析师：杨雷（S0740524060005） Email：yanglei01ztscomcn 1 GTC2022：硬件为主，发布全新Hopper架构H100GPU及GraceCPU超级芯片，第四代NVLink和第三代NVSwitch技术、DGXH100SuperPOD等。 GTC2023：侧重软件及服务更新，发布及更新H100NVLGPU，PCIeH100等硬件，以及AI超级计算服务DGXCloud、光刻计算库CuLitho、GPU加速量子计算系统等。 GTC2024：发布新一代芯片平台Blackwell、AI平台NEMO、仿真平台Omniverse、AI（AIfoundry）服务、IssacRobotics平台等创新型产品服务。此外，GTC还为中国企业打造特别平台，探索中国市场新机遇。 GTC2025：3月1721日，于美国加州圣何塞及线上举行会议。本届GTC将举办1000多场会议，邀请2000位演讲嘉宾和近400家参展商，并展示NVIDIAAI和加速计算平台如何应对全球最严峻、最艰巨的挑战，包括气候研究、医疗健康、 网络安全、人形机器人、自动驾驶汽车等。预计从大语言模型和物理AI到云计算和科学发现，NVIDIA的全栈平台正在推动下一次工业革命。 图表：GTC2025精选主题 来源：英伟达官网，CSDN，证券研究所3 英伟达有望在GTC2025上公布GB300更具体细节方案。 算力与带宽性能方面：据SemiAnalysis预测，B300基于台积电4NP工艺打造，算力较B200提升约50，并搭载12HiHBM3E显存，提供288GB超大容量与8TBs带宽，满足千亿参数模型训练需求。GB300平台搭载了800GConnectX8网络接口卡，可在InfiniBand和以太网上提供双倍的扩展带宽。 功耗与散热挑战：GB300服务器整机功耗升至14kW（较GB200提升167），B300HGX功耗达12kW，液冷技术或成高密度计算场景标配。 模块化战略转型：英伟达或不再销售完整服务器机箱，转而向云厂商开放核心组件（SXMPuck模块、GraceCPU等），推动定制化AI算力解决方案。 下一代Rubin路线：尽管3nm工艺的RubinCPU与VeraGPU架构有望同步亮相，但受量产进度限制，本次大会或仅披露技术路线图，量产时间或延至2026年 图表：英伟达芯片路线图 来源：英伟达官网，算力之光，中泰证券研究所4 GB300或将再次提升算力性能。相较GB200，GB300单卡FP44位浮点数性能有望提升15倍；内存容量提升至288GB采用12层堆栈的HBM3E内存；网络功能从ConnectX7升级至ConnectX8，光模块也从800G提升至16T。功耗从GB200和B200的功耗12kW和1kW提升至GB300和B300的功耗14kW和12kW。 NVL288或将提及，关注PCB的PTFE方案进展。NVL288关注度较高，其或由4个NVL72组成。因NVL72功耗大散热要求较高，建议关注其散热相关技术产品是否继续升级；二是其系统组成较为复杂，尤其是CPU、GPU如何互联成为焦点。NVL288计算单元的PCB或将回归早期的UBBOAM结构，我们预计英伟达将采用PTFECCL背板解决方案等。 图表：英伟达GB300性能参数 图表：NVL288构想 性能参数描述 算力性能单卡FP44位浮点数性能较GB200提升了15 倍，3060petaflops 内存容量 从GB200的192GB大幅提升至288GB采用12层堆栈的HBM3E内存 网络功能从ConnectX7升级至ConnectX8，光模块也 从800G提升至16T 功耗与功率 从GB200和B200的功耗12kW和1kW提升至 GB300和B300的功耗14kW和12kW 来源：英伟达，CSDN，突破电气，CPAC印制电路，中泰证券研究所5 GB200即采用液冷技术，GB300功耗有望进一步提升。2024年英伟达发布GB200NVL72机柜，整机柜功率达到120kW，使用液冷技术方案。GB300的运行功耗预计为14kW，相比GB200的12kW有所增加。功耗的提升带来了更强大的性能，但也对散热系统提出了更高要求。GB300高散热功率问题仍然是关键挑战。 GB300液冷技术预计在冷板结构上有更新。GB200液冷技术以一个Computetray（计算托盘）为例，其冷板配置采用“一进一出”的设计，每个大冷板覆盖多个芯片，大冷板通过一对快接头与液冷系统相连；而后多个冷板回路经由manifold（分流器）汇集成一个整体回路，最终连接至机箱外壳。预计GB300液冷主要变化在于冷板结构的革新：为每个芯片配备独立的“一进一出”液冷板。其他配置则沿用GB200。未来，Rubin架构或将转向浸没式液冷设计，建议关注。 图表：英伟达液冷方案图表：液冷散热模组四大组件 来源：英伟达，技术前沿，中泰证券研究所6 GB200冷板配置信息：GB200NV72有18个computetray，每个computetray覆盖6个芯片（4个GPU2个CPU）。在GB200液冷板配置中，一个computetray覆盖6个芯片散热，配2个冷板，每个冷板配快充头进出各一对，则computetray侧为4对。computetray与manifold连接的两对，则（computetraymanifold）总计需要6对快接头。 GB300冷板配置预测：GB300或将不再采用大面积冷板覆盖多个芯片的模式，转而为每个芯片配备独立的液冷板。新的计算方式则为：一个computetray包括6个芯片，每个芯片均需要散热，进出各一对，则computetray侧为12对。computetray与manifold连接的两对，则 （computetraymanifold）总计需要14对快接头。 computetray manifold 小计 Swtichtray（液冷） 汇总 提升比例 GB200NV72 18个computetray，配2个大冷板，每个冷板进出各1对；以上共计4对 每个Computetray连接manifold进出各1对，共配2对 18（42）108 9个swtichtray，进出各1对，共2对 10818126对 11429 GB300NV72 18个computetray，每个含芯片6个（4个GPU2个CPU），每个芯片2对，共计12对 每个Computetray连接manifold进出各1对，共配2对 18（122）252 9个swtichtray，进出各1对，共2对 25218270对 图表：GB300参考板设计预测图表：GB300液冷方案快接头测算 来源：英伟达，SemiAnalysis，技术前沿，中泰证券研究所7 Quantum3400X800量产节奏预期：该款产品为Infiniband（IB）交换机。目前，该款传统统可插拔光模块版本已进入量产阶段。此外，隐藏CPO版本将于2025年第三季度开始量产。 2025年CPO有望加速：台积电与博通在3nm工艺上的CPO关键技术微环调制器MRM调试成功，预计2025年初可以交付样品，并有望在下半年实现16Tbps光电器件的量产。此外包括英特尔、Marvell、光迅等厂商均有不同进展。总体来看，头部大厂将CPO量产时间定在2025年，或许今年能落地相关产品于数据中心。 图表：英伟达产品演进路线图 图表：各家厂商CPO相关进展 厂商描述 来源：英伟达，电子发烧友，中泰证券研究所 博通 Marvell 已展示使用CPO技术的512T交换机系统，其中包含8个64T的FR4光引擎。单个光引擎中包含64通道的PIC与EIC芯片，driverTIA采用CMOS工艺，单通道信号速率为100Gbps。计划2025年第二季度推出首款CPO交换机。 英特尔 在2024年OFC大会上展示了其最新的光学计算互连OCI方案进展，OCI芯粒集成了硅光子集成电路，包括片上激光器和光放大器、与电子集成电路，支持高达4Tbps的双向数据的传输速率，可与第五代PCIe兼容。 光迅在2023年发布CPOELS自研光源模块，可以支持32TCPO 在2024OFC大会上推出其最新64T3D封装硅光引擎，包含32条电光混合通道，单通道的信号速率为200Gbps。单个通道还集成了驱动器、调制器、TIA、光电探测器、MUX和DEMUX，其中TIA和驱动器采用了3D封装集成技术。 8 CPO版本的Quantum3400X800IB交换机的外观：这是一款4U高度的交换机，总共有6排24列，每个配置MPO接线口（MultifiberPushOn，一种标准化的光纤连接器），可支持800G，总计144个800G端口。 外观上看，Quantum3400X800为4U交换机，设备左侧有18路外置可插拔光源模组，右侧则有调试接口、管理接口、串口以及LED指示灯等功能部件。其设计为纯液冷系统，电源位于后端中央位置，两侧则分别为进冷水管和出热水管（图二蓝色部分为进冷水接口，红色部分为出热水接口）。 预期三：CPO版本Quantum3400X800结构 图表：Quantum3400X800外观 图表：Quantum3400液冷水管外观 来源：电子发烧友，未来创造者，中泰证券研究所9 内部看，Quantum3400X800配置4颗288T交换芯片，交换能力为1152T。4颗交换芯片互相不通信，采用多平面技术（multiplanetopology）。外接信号布局为六排，每排配备24个MPO接线口，则共计144个800G接口；最新的Q3400可支持液冷。 如上所述，从外进入交换芯片数据量为1448001152T，刚好为4个交换芯片处理速率。因4个交换芯片互相不通信，则每个芯片接收通 道量为144436个，又一个光引擎可处理4个800G通道，则单芯片共计需要9个光引擎，单交换机配备需要4936个光引擎。 图表：Quantum3400X800参数 图表：Quantum3400X800内部需要MPO及光引擎数量 排列 数量 速率 换算处理能力 MPO 24排6列 144 800G 144800G1152T 光引擎 4交换芯片 4936 处理4个 800G 3648001152T 来源：英伟达，迪天嘉业，未来创造者，中泰证券研究所10 预期四：800VHVDC有望采用 HVDC较UPS的供电结构简单，稳定性更强：传统UPS的原理为输入交流电流，后经ACDC整流、DCAC逆变后输出交流电流。而高压直流UPS输入交流电流，经ACDC整流后输出直流电流，取消了传统UPS的DCAC逆变过程。在负载侧，传统UPS供电的负载服务器电源需经过ACD转换为直流电流供负载使用；而高压直流UPS供电的负载服务器取消了该环节。因而大大提高了供电系统的效率，从而降低供电系统的发热损耗，通过HVDC供电方式的应用可以比采用UPS供电节约电能1020。 HVDC运营成本较传统UPS下降明显：通过比较传统11冗余120kvAUPS和2套50KW高压直流电源运营成本发现。每年运营成本HVDC比UPS要低1395，年节省2691万元。近日，台达电于其官网推出72kW电源架适配800V高压输出，效率高达98，适用于Rubin超大功率服务器机柜。未来AIDC建设中，800VHVDC有望得到更广泛采用。 图表：传统UPS和HVDC供电结构对比图表：传统型UPS和HVDC电源运营成本分析对比 项目 传统11冗余120kvAUPS100KW 2套50kw高压直流电源（100kw 容量Kw 100 100 效率 82 95 年运营成本 主机能耗 10683 9221 输出配