高速銅纜項(xiàng)目可行性研究報(bào)告-集群算力大勢(shì)所趨高速銅互連深度受益

高速銅纜項(xiàng)目可行性研究報(bào)告-集群算力大勢(shì)所趨，高速銅互連深度受益編制單位：北京智博睿項(xiàng)目管理有限公司1、AI浪潮推動(dòng)高速銅纜市場(chǎng)迎來新機(jī)遇計(jì)算能力已成為當(dāng)今不可或缺的核心資源。算法作為決策和預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，構(gòu)成了人工智能系統(tǒng)運(yùn)行的核心。算力則是執(zhí)行這些算法的必要條件，確保數(shù)據(jù)高效處理并快速響應(yīng)需求。此外，大數(shù)據(jù)為AI系統(tǒng)提供訓(xùn)練和驗(yàn)證集，是系統(tǒng)學(xué)習(xí)和優(yōu)化的重要資源。隨著計(jì)算資源和數(shù)據(jù)容量的增加，算法性能將顯著提高，系統(tǒng)性能也將進(jìn)一步提升。這三個(gè)要素不僅深化了人工智能的理論基礎(chǔ)，也推動(dòng)了其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和技術(shù)進(jìn)步。隨著生成式人工智能（AIGC）技術(shù)的普及和發(fā)展，基于“大數(shù)據(jù)+大計(jì)算量”模型的新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，對(duì)算力系統(tǒng)的需求日益增加。數(shù)據(jù)顯示，從2012年至2018年，AI的算力需求增長了30萬倍。目前，AI算力需求增長速度更為迅猛，平均每100天翻一倍，遠(yuǎn)超摩爾定律所預(yù)測(cè)的每18個(gè)月增加一倍的速度。這一快速增長趨勢(shì)凸顯了算力在AI技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵作用，同時(shí)也對(duì)數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)、運(yùn)營和能源效率提出了更高要求。隨著數(shù)據(jù)中心設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬的不斷提升，選擇合適的互聯(lián)方案已成為市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)。光纖和銅纜因其抗干擾性和保密性，已成為主要傳輸媒介。盡管光纖因傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì)在通信行業(yè)被廣泛采用，銅連接方案在數(shù)據(jù)中心設(shè)備內(nèi)的短距離連接（如交換機(jī)到服務(wù)器）中，逐漸獲得了更大的市場(chǎng)份額。銅連接方案不僅幫助數(shù)據(jù)中心有效降低資本支出和運(yùn)營成本，還提高了能源使用效率。2024年，英偉達(dá)在其新發(fā)布的GB200超級(jí)芯片中，使用銅纜替代傳統(tǒng)高速背板連接中的光纖，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備內(nèi)部的高速互聯(lián)。這一技術(shù)創(chuàng)新不降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芎?，還為銅連接市場(chǎng)開辟了更大的增長空間。2、銅連接技術(shù)契合數(shù)據(jù)中心當(dāng)前需求隨著大型數(shù)據(jù)中心和邊緣計(jì)算的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心對(duì)銅的需求量持續(xù)增長。國際銅業(yè)協(xié)會(huì)（ICA）的研究表明，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)展與邊緣計(jì)算需求的增長顯著增加了對(duì)銅的需求。新興技術(shù)對(duì)計(jì)算能力的要求不斷提高，推動(dòng)了數(shù)據(jù)中心對(duì)銅的使用量迅速上升。預(yù)計(jì)到2030年，大型和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心將占建筑銅需求的67%。邊緣計(jì)算和智能設(shè)備的普及預(yù)計(jì)將使銅需求從2020年的54.3萬噸增加到2030年的72.5萬噸。數(shù)據(jù)中心交換網(wǎng)絡(luò)主要采用銅纜和光纖通信方案。光纖電纜因其在更長距離內(nèi)提供更快通信速度，已成為通信行業(yè)的主流，但在數(shù)據(jù)中心的集成系統(tǒng)布線中，這一趨勢(shì)正在改變。雖然光纖具有覆蓋廣、不受電磁干擾、輕便靈活等優(yōu)點(diǎn)，但銅纜憑借其高性價(jià)比、高平均無故障時(shí)間（MTBF）和快速數(shù)據(jù)傳輸能力，正在數(shù)據(jù)中心中占據(jù)越來越大的市場(chǎng)份額。大多數(shù)廠商在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，傾向于混合使用銅纜和光纖。隨著人工智能對(duì)數(shù)據(jù)領(lǐng)域影響的加深，銅纜連接技術(shù)因其更高的可靠性和更低的功耗，正逐漸成為數(shù)據(jù)中心布線的關(guān)鍵技術(shù)。DAC線纜利用銅導(dǎo)體傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，分為無源銅纜（PCC）、有源銅纜（ACC）和有源增強(qiáng)銅纜（AEC）。無源銅纜因無需外部電源支持，功耗和成本較低，但其傳輸距離有限，通常適用于短距離連接。相比之下，有源銅纜在連接器中集成了微處理器等組件，增強(qiáng)了信號(hào)傳輸能力，從而延長了傳輸距離，但功耗和成本也相應(yīng)增加。由于無源銅纜在市場(chǎng)中占據(jù)約73%的份額，“DAC”通常指代PCC線纜。在數(shù)據(jù)中心，銅纜通常用于5至10米范圍內(nèi)的服務(wù)器和存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接，因其穩(wěn)定性、高效性和經(jīng)濟(jì)性而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心。經(jīng)典銅纜主要分為五類：無屏蔽雙絞線（UTP）、屏蔽雙絞線（STP）、鋁箔屏蔽雙絞線（FTP）、銅箔屏蔽雙絞線（SFTP）以及同軸電纜。其中，UTP是最常見的一種，由四對(duì)傳輸線纏繞而成，常用于短距傳輸。STP常用于工業(yè)區(qū)、機(jī)房等環(huán)境，其物理結(jié)構(gòu)相比于UTP增加了全屏蔽層和線對(duì)屏蔽層，可提供更清晰的電子信號(hào)和更長的傳輸距離。FTP通過鋁箔屏蔽，SFTP通過鋁箔和銅箔雙重屏蔽，進(jìn)一步增強(qiáng)信號(hào)完整性和抗干擾能力。同軸電纜因其卓越的傳輸性能，常用于有線電視和互聯(lián)網(wǎng)連接。高速銅纜的生產(chǎn)工藝包括：絕緣芯線押出、絞線成纜、絕緣處理、編織、屏蔽層處理、護(hù)套和成品檢測(cè)。絕緣芯線押出是核心步驟，因?yàn)樾揪€質(zhì)量直接影響后續(xù)工序。工廠根據(jù)客戶要求，將多股絕緣芯線絞合成一股，確保符合設(shè)計(jì)規(guī)范和性能需求。然后進(jìn)行絕緣處理，常用材料包括聚乙烯、聚氯乙烯和發(fā)泡聚乙烯。接著，編織步驟需要精確控制張力和排線；屏蔽層處理是在絕緣層上包覆鋁箔或銅網(wǎng)，以增強(qiáng)抗干擾性能。之后，半成品表面覆蓋塑料護(hù)套，保護(hù)內(nèi)部線芯和屏蔽層。最后，進(jìn)行外觀檢查和信號(hào)傳輸測(cè)試，確保質(zhì)量符合要求。DAC線纜的成本和能耗優(yōu)勢(shì)。DAC線纜端口由簡(jiǎn)單的連接器組成，不包含光電轉(zhuǎn)換模塊，因此其成本僅為光模塊的約九分之一。對(duì)于大規(guī)模AI算力集群而言，這一成本優(yōu)勢(shì)非常顯著。在構(gòu)建高性能AI算力集群時(shí)，銅纜的成本優(yōu)勢(shì)能夠大幅降低總體擁有成本，這是數(shù)據(jù)中心的重要成本考量。此外，與依賴光電轉(zhuǎn)換的光纖模塊相比，DAC銅纜在傳輸過程中功耗極低，同時(shí)還具有高傳輸速率。這種優(yōu)勢(shì)不僅有助于控制能源消耗，還有效地提升了電纜的散熱能力。DAC方案憑借簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)100Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)，其平均無故障時(shí)間（MTBF）通常高于光纜工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這一關(guān)鍵可靠性指標(biāo)證明了其在特定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行的能力。在數(shù)據(jù)中心的日常運(yùn)營中，卓越的MTBF表現(xiàn)不僅減少了設(shè)備維護(hù)和停機(jī)時(shí)間，還確保了關(guān)鍵任務(wù)的無中斷運(yùn)行。此外，隨著大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的興起，單個(gè)服務(wù)器機(jī)架的垂直布線距離顯著縮短，進(jìn)一步緩解了DAC線纜傳輸距離較短的限制。NVL72服務(wù)器引領(lǐng)高速銅連接革新與傳統(tǒng)AI服務(wù)器相比，NVL72服務(wù)器在芯片密度方面有顯著提升。如何實(shí)現(xiàn)低能耗和高效散熱已成為全球服務(wù)器廠商關(guān)注的重點(diǎn)。除了服務(wù)器自帶的液態(tài)冷卻配件外，第五代NVLink技術(shù)也備受關(guān)注，廣泛認(rèn)為它是英偉達(dá)實(shí)現(xiàn)低能耗解決方案的關(guān)鍵。NVLink是一種專為連接NVIDIAGPU設(shè)計(jì)的高速互聯(lián)技術(shù)。由于GPU間通信帶寬通常超過數(shù)百GB/s，傳統(tǒng)PCIe總線的數(shù)據(jù)傳輸速率容易成為瓶頸。NVLink允許GPU間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，取代傳統(tǒng)的PCIe總線，實(shí)現(xiàn)更高的帶寬和更低的延遲。英偉達(dá)今年將向中國市場(chǎng)交付超過100萬顆NVIDIAH20加速芯片，這為其在中國市場(chǎng)的業(yè)務(wù)開辟了新的路徑。英偉達(dá)正在為中國市場(chǎng)開發(fā)Blackwell架構(gòu)的AI芯片B20，預(yù)計(jì)該芯片將采用與同系列產(chǎn)品相同的銅連接架構(gòu)設(shè)計(jì)。如果未來客戶將需求從H20加速卡轉(zhuǎn)向B20加速卡，銅互聯(lián)市場(chǎng)或?qū)⒂瓉盹@著增量需求。這一變化將顯著推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。項(xiàng)目可行性研究報(bào)告（2023年5月1日新版）編制大綱第一章概論1.1項(xiàng)目概況1.2項(xiàng)目單位概況1.3編制依據(jù)1.4主要結(jié)論和建議第二章項(xiàng)目建設(shè)背景及必要性2.1項(xiàng)目建設(shè)背景2.2規(guī)劃政策符合性2.3建設(shè)必要性第三章項(xiàng)目需求分析與產(chǎn)出方案3.1需求分析3.2建設(shè)內(nèi)容和規(guī)模3.3項(xiàng)目產(chǎn)出方案第四章項(xiàng)目選址與要素保障4.1項(xiàng)目選址4.2項(xiàng)目建設(shè)條件4.3要素保障分析第五章建設(shè)方案5.1工程方案5.2建設(shè)管理方案第六章項(xiàng)目運(yùn)營方案6.1運(yùn)營模式選擇6.2運(yùn)營組織方案6.3安全保障方案6.4績效管理方案第七章環(huán)境保護(hù)7.1執(zhí)行依據(jù)7.2建設(shè)期環(huán)境影響分析及環(huán)保措施7.3運(yùn)營期污染防治及處理措施7.4水土保持措施7.5特殊環(huán)境影響分析7.6結(jié)論7.7建議第八章節(jié)能分析8.1編制依據(jù)8.2節(jié)能原則8.3項(xiàng)目能源消耗的種類8.4節(jié)能措施第九章項(xiàng)目投資估算與資金籌措9.1投資估算9.2資金籌措第十章項(xiàng)目影響效果分析10.1社會(huì)影響分析10.2不同利益群體對(duì)項(xiàng)目的態(tài)度與參與程度10.3生態(tài)環(huán)境影