新型數據中心高速互連技術挑戰與解決方案.pdf

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1、新型數據中心/超算高速互連技術挑戰與解決方案Chip to Chip解決方案Chip to Backplane解決方案背板解決方案Chip to IO解決方案OD 112G解決方案歐式高速標準MSA接口板端產品體積小，高度3.8mm信號密度大，最大16個差分對，速率56Gbs線長可在80600mm范圍內替代背板連接器PCB走線多系列多pair數MHT系列 直公直母出線+落板產品體積小，高度3.8mm信號密度大，16個差分對，速率56Gbs線長可在80600mm范圍內MHT系列，出色的抗串擾性能，兼具多種出現方案，速率覆蓋1.25Gb/s112Gb/s112G 多品類高速解決方案華豐 高速互連產

2、品布局CPU sokect 解決方案制樣中以上品類,華豐具備完整的自研及制造能力，可提供標準品，也可根據實際需求提供定制方案及產品目 錄一新型數據中心/超算增長態勢及新需求二新型數據中心/超算高速連接器挑戰三傳統數據中心設備簡介及高速連接器應用交換機服務器路由器存儲防火墻數據中心網絡拓撲圖機房布置設備示意傳統數據中心設備基本布置及高速連接器應用網絡設備計算設備線纜+光纜網絡安全線纜+光纜設備基本布局傳統數據中心設備基本布置及高速連接器應用網絡設備交換/路由電源設備高速光口連接器高速背板連接器核心/匯聚交換機接入交換機主控板業務板直公彎母傳統背板架構MHT傳統數據中心設備基本布置及高速連接器應用

3、網絡設備交換/路由 傳統背板產品PreWing2mm傳統數據中心設備基本布置及高速連接器應用網絡設備交換/路由 正交產品彎公彎母正交架構112G56Gbps112Gbps224Gbps20232024202596pair32 pair 技術預研計算設備標準服務器 標準插槽傳統數據中心設備基本布置及高速連接器應用新型數據中心/超算增長態勢及新需求計算產業增長態勢2016-2021年中國超算服務市場規模的復合增長率達24.7%，2021年市場規模為196.6億元，2016-2021年中國超算服務市場規模中國超算服務市場規模預測據Frost&Sullivan預測，2022-2025年我國超算服務市場

4、規模復合增速約24.1%，若持續保持這一增速發展，到2028年，中國超算服務市場規模將接近900億元。通用計算AI計算尖端超算銀行金融；校園醫療；大型園區；政企用戶國家區域人工智能計算中心 城市人工智能中樞 通用訓練服務器 視頻與圖像分析國家級超級計算 核爆 生物醫療 氣象 新型數據中心/超算增長態勢及新需求流浪地球 550W多樣性集群綠色數據中心/超算 新需求新型數據中心/超算增長態勢及新需求傳統通用服務器架構硬盤風扇CPU內存IO模組擴展卡多樣性AI訓練GPU加速易擴展易維護熱插拔高密度高速背板連接器高速線背板模組標準插槽連接器,標準接口線纜基本無高速背板連接器應用新型數據中心/超算增長態

5、勢及新需求異構服務器及高速連接器應用易維護靈活擴展熱插拔傳統服務器Riser卡模塊框拆卸：抬下機架打開機蓋旋出Riser卡模塊框除了拆硬盤，電源，部分直連靈活擴展卡，幾乎都需要開箱無法適應未來無人運維需求新型數據中心/超算增長態勢及新需求異構服務器及高速連接器應用易維護靈活擴展熱插拔中興xx服務器實機扳手PCIe/管理卡 等擴展高速背板連接器計算節點型 擴展xx服務器實機xx計算節點示意圖維護一個計算節點，不影響另一個計算節點工作新型數據中心/超算增長態勢及新需求異構服務器及高速連接器應用易維護靈活擴展熱插拔異構服務器拓撲示意圖MCIO-直母出線模組 直公出線模組 彎母高速背板連接器MCIO-

6、直公出線模組 PCIe擴展新型數據中心/超算增長態勢及新需求異構服務器及高速連接器應用NPU模組GPU加速英偉達 NPU 模組華為 NPU 模組高速背板連接器高速背板線纜模組極致算力AI訓練新型數據中心/超算增長態勢及新需求異構服務器及高速連接器應用融合液冷對于傳統數據中心來說采用服務器+交換機+存儲+控制來進行架構，設備間采用線纜+光纜進行互聯。存在建設周期長、可擴展性差、高能耗、機房運行維護困難的問題。傳統數據中心算力的持續增加促進通訊設備性能不斷提升，芯片功耗和熱流 密度也在持續攀升，產品每演進一代功率密度攀升 3050%。當代 X86 平臺 CPU 最大功耗 300400W，業界最高芯

7、片熱流 密度已超過 120W/cm2；芯片功率密度的持續提升直接制約著 芯片散熱和可靠性，傳統風冷散熱能力越來越難以為繼。芯片功率密度的攀升同時帶來整柜功率密度的增長，當前最 大已超過 30kW/機架；對機房制冷技術也提出了更高的挑戰。新型數據中心/超算增長態勢及新需求異構服務器及高速連接器應用融合液冷北京：1.4 PUE 1.8，每度電加價￥0.2；PUE1.8，每度電加價￥0.5四川：平均 PUE 值未達到 1.3 及以下的，原則上不得新建數據中心輔助能源中占比最高高速背板機線纜組件互連方案新型數據中心/超算增長態勢及新需求異構服務器及高速連接器應用融合液冷超聚變 液冷集群計算方案新型數據

8、中心/超算增長態勢及新需求異構服務器及高速連接器應用融合液冷超聚變 液冷集群計算方案背面正面液冷門計算節點，交換節點融合引入背板互連方案：實現 電源 液冷 交換 計算 全盲插無人運維新型數據中心/超算增長態勢及新需求異構服務器及高速連接器應用融合液冷123高速線背板產品液冷進出口高速背板彎母鴨嘴電源交換節點計算節點液冷進出口高速直母出線（浮動）鴨嘴電源新型數據中心/超算增長態勢及新需求異構服務器及高速連接器應用融合液冷123交換節點高速cable連接器計算節點高速cable連接器超聚變 快換式液冷計算節點模塊高速背板彎母連接器新型數據中心/超算增長態勢及新需求異構服務器及高速連接器應用機械手完

9、成，插卡取卡等運維無人運維新型數據中心/超算高速連接器挑戰鏈路演進新型數據中心/超算高速連接器挑戰基礎原材料金屬塑膠電磁微波高精密模具信號與系統AI/ccd機器視覺檢測裝備自動化表面處理質量控制測試驗證CAE軟件連接器屬于一種多學科交叉的基礎門類，高速連接器又在多項基礎學科上相對有更高的要求。跟隨技術發展趨勢，在未來高速連接器上結構主要分為連接器端與線端兩大類，對于連接器端和線端不同結構類型有不同的基礎技術要求與技術方向支撐高速產品的核心能力新型數據中心/超算高速連接器挑戰支撐高速產品的核心能力u自研封裝仿真設計能力u高精度沖壓制造量產控制u高精度塑封/高精度扣合組裝u低損耗鍍層電鍍u深趨膚材

10、料電鍍u材料DK的精確測量u走線表層覆蓋石墨烯技術 應對高速率阻抗及插損要求，沖壓精度達0.01，同時塑封模塊厚度，扣合組裝厚度均需滿足高精度耦合距離公差u微小魚眼設計，制造，量產能力u導電彈性塑膠材料u異形屏蔽設計制造u短懸臂力學設計及材料選擇u工裝及自動化裝配技術u簧片插合面粗糙度提升u串擾抑制u低損耗接觸對設計制造 隨速率提升，連接器內接觸區為性能最大瓶頸，空間狹小的接觸區內，復雜屏蔽，接觸對設計制造難度越來越高，需提高對電鍍塑膠，MIM金屬粉末注塑，塑封等特殊工藝，特殊材料的研究深度；同時對接觸區的檢測也對設計，制造，及檢測本身提出更高挑戰0.26%微小魚眼設計及穩定制造，檢測滿足未來

11、成本，高性能，高密度競爭力u碳粉、銀漿導電膠的固化性能u非晶超薄材料的沖壓應對更快更短回流路徑的技術需求新型數據中心/超算高速連接器挑戰支撐高速產品的核心能力u線背板組件組裝技術u檢測技術u線背板的易走線結構 線背板作為組件，框式，盒式供貨，組裝質量及檢測在該品類開發中占主導地位之一uCable 研發制造技術及方向uCable仿真技術uCable測試技術u高傳輸性能導線折彎半徑u導線結構 Cable 是未來高速率突破傳統pcb損耗問題的發展方向，cable相關技術在該品類開發中占主導地位之一u精密低壓塑封技術u線纜激光焊接技術/剝線技術/繞包能力u性能檢測/ccd檢測等檢測技術uWafer可拆

12、卸設計新型數據中心/超算高速連接器挑戰串擾抑制回流設計縮短地回流路徑是改善串擾的一條重要路徑，常規材料均不滿足超短懸臂的力學要求。在xx彎母項目連接器上嘗試了超薄非晶材料，換算材料硬度達60HRC，接近大部分模具鋼材硬度，已成功沖壓成型且穩定生產10G56G112G走線區：塑封后整體電鍍，或塑封導電塑料，實現地走線快速回流mating區：接觸區：housing塑封導電塑料，實現全屏蔽及快速回流新型數據中心/超算高速連接器挑戰低損耗設計連接器內部的沖壓走線用于傳輸高速差分信號，其制造精度直接關系到信號的阻抗控制，一般的高速背板連接器其走線寬度和間距公差控制在0.02毫米內，112G以上產品公差要

13、求控制在0.01毫米內。塑膠塑料材料DK值設計了專用測試夾具，用來模擬信號傳輸環境；通過測量與仿真的工程模擬，得到該頻點的材料屬性Dk值，其在連接器上應用的準確度遠高于常規的腔體法測試。信號走線及返回平面的電鍍層因屈膚效應原因對于阻抗及衰減都有極大影響.鎳錫錫鎳新型數據中心/超算高速連接器挑戰高速線纜測試67Ghz cable夾具HFSS仿真67Ghz cable夾具實測2X插損67Ghz實測無較大諧振點，可用于67Ghz導線測試，可再優化插損毛刺點，控制阻抗波動67GHz Raw Cable測試夾具設計新型數據中心/超算高速連接器挑戰高速線纜測試由于高速線模組產品在組裝過程中涉及cable焊

14、接等工藝，焊接對SI的影響比較大，所以線模組產品要求SI全檢，以保證產品SI性能。目前行業內有用彈片式、pogpin等設計轉接工裝進行wafer級測試，如果單個連接器wafer接線有交叉，而彈片式對空間要求較大，實現難度大；pogpin沒有阻抗匹配設計需要的小直徑尺寸，無法實現；而亂絲接觸件（毛紐扣）有合適的小尺寸，傳輸速率高，本方案通過設計轉接工裝，將亂絲接觸件裝配在工裝中，可以實現魚眼端子、PCB孔盤和亂絲接觸件之間彈性接觸，測試壽命長而不損傷魚眼，實現wafer接線有交叉的單個連接器SI成品測試。魚眼毛紐扣Chip to Chip解決方案Chip to Backplane解決方案背板解決方案Chip to IO解決方案OD 112G解決方案歐式高速替代背板連接器PCB走線多系列多pair數MHT系列 直公直母出線+落板產品體積小，高度3.8mm信號密度大，16個差分對，速率56Gbs線長可在80600mm范圍內MHT系列，出色的抗串擾性能，兼具多種出現方案，速率覆蓋1.25Gb/s112Gb/sMOLIEX 授權 兼容IMPEL112G 多品類高速解決方案CPU sokect 解決方案制樣中 謝 謝！THANKS四川綿陽華豐