Медные кабели уходят, печатные платы приходят: золотой век высокоскоростных медных кабелей и переломный момент в их развитии 

Резкий рост вычислительной мощности ИИ кардинально меняет структуру межцентровых соединений. Высокоскоростные медные кабели, которые ранее были оттеснены на второй план в связи с тенденцией «перехода на оптоволокно и отказа от меди», в эпоху GB200/GB300 достигли пика использования — 5000–7500 кабелей на один шкаф; появление 78-слойной ортогональной задней панели архитектуры Rubin ознаменовало переход внутренней связи в шкафах от «насыщенности медными кабелями» к «интеграции на печатных платах»; в долгосрочной перспективе оптоволоконная связь CPO станет окончательной заменой в сценариях с большими расстояниями и сверхвысокой пропускной способностью. Отрасль высокоскоростных медных кабелей находится на тройном переломном моменте: краткосрочный бум, среднесрочное оттеснение со стороны печатных плат и долгосрочное ограничение сценариев применения оптоволоконной связью. Это одновременно и «золотой хвост», и решающий момент для трансформации.

За последние десять лет, благодаря своим основным преимуществам — низкой стоимости и высокой совместимости — высокоскоростные медные кабели завоевали доминирующую долю рынка в таких ключевых сферах, как внутренняя межсерверная связь, передача высококачественного видеосигнала по HDMI и подключение потребительской электроники, став незаменимым базовым компонентом глобальной цепочки производства электроники. Объем отрасли вырос с уровня в 10 млрд до уровня в 100 млрд, и этот период в отрасли по праву считается «золотым десятилетием» в сфере передачи данных.

Однако эта ситуация кардинально меняется благодаря технологии интеграции на печатной плате. Решения нового поколения, представленные архитектурой Rubin, позволяют напрямую интегрировать каналы высокоскоростной передачи сигналов на короткие расстояния — которые ранее обеспечивались дискретными медными кабелями — непосредственно в печатную плату (PCB), устраняя промежуточные кабельные соединения. По сравнению с традиционными медными кабелями решения с интеграцией в печатные платы обладают явными преимуществами в плане стабильности сигнала, степени интеграции и долгосрочного контроля затрат. В настоящее время они уже массово внедряются в высокопроизводительные видеокарты, интерфейсы HDMI нового поколения, материнские платы серверов и другие области, постепенно отвоевывая основную долю рынка высокоскоростных медных кабелей.

Как архитектура Rubin положит конец «джунглям медных кабелей»?

Высокоскоростные медные кабели (DAC — пассивные, ACC — активные, AEC — сверхактивные) являются основным решением для межсоединений на короткие расстояния (5–7 метров) в центрах обработки данных с ИИ, ориентированным на высокоплотное подключение графических процессоров к NV-коммутаторам и серверов к TOR-коммутаторам внутри серверных шкафов.

DAC (пассивный медный кабель): без микросхем, с проводником из чистой меди; имеет самую низкую стоимость и наиболее широко используется, занимая 50–60 % рынка; подходит для расстояний до 3 метров; входит в стандартную комплектацию шкафов GB200.

ACC (активный медный кабель): оснащён встроенным микросхемным усилителем сигнала, что позволяет увеличить дальность передачи до 5–10 метров; подходит для межшкафного подключения; доля использования составляет 5–10 %.

AEC (суперактивный медный кабель): оснащён чипом Retimer, поддерживает сверхвысокую пропускную способность 224G/448G, является основным выбором для серверов 1,6T/3,2T, демонстрирует самый быстрый рост (45 %) и занимает 35–40 % рынка.

Революция «безкабельной» технологии в 78-слойных ортогональных задних панелях. Ортогональная задняя панель (Midplane) Kyber, используемая в Rubin Ultra, является ядром этой революции:

С помощью 78-слойной печатной платы реализовано прямое соединение между графическим процессором и NV Switch, что позволяет полностью заменить десятки тысяч медных кабелей, использовавшихся в эпоху GB200/300 в одном шкафу, и окончательно устранить проблемы с прокладкой, обслуживанием и охлаждением, вызванные «дебри медью».

1. Замена в среднесрочной перспективе: печатная плата Rubin с 78 слоями положит конец «дебри медных проводов»

2. Долгосрочная перспектива: CPO-оптическая связь для сценариев с большими расстояниями и сверхвысокой пропускной способностью

3. Основные вызовы: двойное давление со стороны технических ограничений и необходимости поиска альтернатив»

Технические барьеры: после повышения скорости одного канала до 224G/448G обострились проблемы с затуханием сигнала, отводом тепла и перекрестными помехами; интеграция микросхемы ретаймера в AEC обходится в 2,8 раза дороже, чем использование ЦАП, что сдерживает его широкое применение.

Зависимость от материалов: высокая степень зависимости от импорта высокочастотных проводов, изоляционных материалов с низкими потерями и высококачественных микросхем для разъемов; процесс замены импортных компонентов отечественными проходит медленно.

Риск замещения: с внедрением альтернатив Rubin PCB и оптических интерконнекторов CPO в течение 2–3 лет будет перенаправлено 30–50 % спроса на высокоскоростные медные кабели, и отрасль перейдёт к конкуренции за существующий рынок.

Рабочие области применения медных кабелей и CPO четко разграничены: компания NVIDIA установила модель долгосрочного сосуществования, согласно которой «между шкафами используются медные кабели на короткие расстояния / печатные платы, а между шкафами — CPO на длинные расстояния»; медные кабели предназначены для расстояний до 5 метров, а CPO — для расстояний свыше 10 метров и удовлетворения потребностей в сверхвысокой пропускной способности 448G+.

Ускорение коммерциализации CPO: Rubin Ultra использует SerDes 400G/448G, что способствует масштабному внедрению CPO; ожидается, что к 2027–2028 годам стоимость CPO снизится до уровня, конкурентоспособного по сравнению с медными кабелями, и CPO постепенно заменит активные медные кабели на большие расстояния.

GB200 → Rubin: скачок в архитектуре. GB200 использует огромное количество медных кабелей DAC (более 5000 на шкаф), что приводит к сложности прокладки и высоким затратам на обслуживание; Rubin Ultra использует 78-слойную ортогональную заднюю панель + мидплейн (Midplane)

Заменить 15–20 км медных кабелей, обеспечив «бескабельное» соединение внутри шкафов.

Резкий рост стоимости печатных плат: в ортогональной задней панели Rubin используются высококачественные материалы класса M9 (стекло Q) и холодные пластины с микроканалами шириной 100 микрометров, в результате чего стоимость печатной платы в одном шкафу выросла на 40–50 % по сравнению с моделью GB300, а стоимость печатной платы в одном сервере увеличилась более чем в два раза.

Распределение спроса на медные кабели: в архитектуре Rubin использование медных кабелей внутри шкафов резко сократилось, сохранились лишь потребности в коротких межшкафных соединениях, а период высокого спроса на высокоскоростные медные кабели подходит к концу.