继《智算未来系列十一：高速连接的桥梁，AI服务器连接器及线缆迎升级》报告分析了连接器及线缆的升级趋势，本文我们重点对高速背板连接器、高速I/O连接器、高速线缆这三类价值量较高的细分产品进行了市场规模及竞争格局等行业情况的梳理，我们看好技术能力较强、产品验证速度较快的国产厂商的发展机遇。
摘要
高速背板连接器：互联技术及架构升级驱动需求增长，国产厂商自主研发加速替代。1）需求端，NVLink 5.0/NVSwitch 4.0互联技术升级，高速背板连接器传输速率从112Gb/s向224Gb/s升级，同时NVL72/NVL36*2新架构单GPU对应高速背板连接器需求量相比DGX架构提升5倍。我们测算2025年全球高速背板连接器市场规模约428亿元，2023~2025年CAGR约37%；2）供给端，随着海外专利壁垒减弱，国产厂商加快专利布局，并进口精密制造设备，实现了112Gbps及以上速率产品替代进程加速。
高速I/O连接器：受益光模块升级，国产厂商通过代工进入海外供应链。1）需求端，随着通信总线速率提升、光模块升级，高速I/O连接器性能要求持续提升。我们预计2025年全球高速I/O连接器（包括cage）市场规模达200亿元，2023~2025年CAGR约90%；2）供给端，海外厂商主导高端市场，国产厂商如意华股份、方向电子等通过自主研发推出单通道112G产品持续追赶，鼎通科技、奕东电子等通过代工切入海外优质供应链。
高速铜缆：功耗及成本优势下用量增加，国产厂商加速验证高速率产品。1）需求端，算力密度提升下数据中心单机柜能耗呈指数级增长，功耗及成本优势明显的短距离铜缆传输方案应用增加；2）供给端，铜缆生产工艺流程及所需设备较为复杂，产业链厂商包括芯线供应商、成品线材供应商及线束供应商正持续追赶224G高速率产品。
风险
互联网/运营商资本开支增速不及预期；AI产业需求不及预期；国产供应商竞争能力不及预期。
正文
序言
在《智算未来系列十一：高速连接的桥梁，AI服务器连接器及线缆迎升级》报告中，我们通过对NVL72/NVL36*2单方案连接器及线缆价值量的测算，发现其中高速背板连接器、高速I/O连接器、高速线缆为价值量较高的细分产品。在本文中，我们分别对这三类产品的市场规模及竞争格局等行业情况进行了梳理，我们认为：1）高速背板连接器市场规模较大，且112Gbps及以上高速率产品中国产厂商正自主研发加速替代；2）高速I/O连接器主要受益光模块升级，国内厂商通过代工模式进入了海外供应链，看好核心客户的行业标杆效应；3）高速铜缆主要受益功耗及成本优势，建议关注国产厂商在224G速率产品上的验证进展。
图表：高速背板连接器、高速I/O连接器及高速铜缆情况
资料来源：《高速背板连接器的信号完整性仿真设计》（安辛，2022），英伟达官网，Mouser官网，TrendForce，LightCounting，泰科官网，华丰科技招股书，鼎通科技招股书，神宇股份招股书，中金公司研究部
高速背板连接器：服务器架构升级驱动需求提升，国产厂商自主研发加速替代
高速背板连接器是系统模块间实现高速连接的关键部件
高速背板连接器用于连接单板和背板，传递高速差分信号或单端信号以及传递电流，是系统模块间实现高速连接的关键部件，下游应用包括大型通讯设备、超高性能服务器和巨型计算机、工业计算机、高端存储设备等。高速背板连接器性能呈现高速化、小型化、低损耗的发展趋势。随着信号传输速率不断提升、连接器引脚高密度化，为降低信号传输中的损耗，高速背板连接器在架构上向正交架构、线缆背板架构等方向发展。
图表：泰科不同架构连接方案对比
资料来源：泰科官网，中金公司研究部
结构方面，高速背板连接器包括插头和插座两部分，插座由基座、屏蔽件、信号针组成，插头由基座、wafer（信号晶片）、固定支架组成。其中wafer分为wafer A和wafer B两种形式，结构相似但相互错位。Wafer的设计直接影响着高速背板连接器的信号完整性性能，由端子、导电胶、金属屏蔽层、塑胶层四部分组成。
图表：高速背板连接器结构
资料来源：《高速背板连接器的信号完整性仿真设计》（安辛，2022），中金公司研究部
图表：高速背板连接器中wafer结构
资料来源：《高速背板连接器的信号完整性仿真设计》（安辛，2022），中金公司研究部
需求端：2025年全球高速背板连接器市场规模约428亿元
总线通信技术升级，高速背板连接器持续迭代
高速背板连接器产品随通信技术升级持续迭代，价值量较快增长。随着信号传输速率不断提升，连接器中触点密度快速增加，信号间的物理距离大幅降低，因为相互耦合而产生的串扰会更加严重，对应每家高速背板连接器通过各自的技术进行处理。
图表：高速背板连接器产品的迭代情况
资料来源：Digi-key官网，Mouser官网，泰科官网，安费诺官网，中金公司研究部
单机价值量：英伟达NVL72中高速背板连接器单机价值量约23万元
我们测算NVL72新架构中高速背板连接器单机价值量约23万元。不同于SXM架构中NVLink通过PCB走线、DGX GH200中每个GPU使用NVLink铜缆连接的端口仅3个，英伟达基于GB200推出的NVL72架构中，Compute tray和Switch tray通过后置铜缆背板连接，以每个GPU需要18个端口与其他GPU相连，NVL72 GPU中共需要1,296个端口，对应2,592个高速背板连接器，以224G高速背板连接器一对价格180元计算，单机价值量为23万元。
图表：英伟达SXM架构
资料来源：英伟达官网，中金公司研究部
图表：英伟达NVL72架构
资料来源：英伟达官网，中金公司研究部
市场规模：2025年全球服务器高速背板连接器市场规模预计约428亿元
我们按单张计算卡使用的高速背板连接器数量6对计算，通用服务器参考配置4张计算卡，对应24对高速背板连接器；AI训练服务器配置12张计算卡，对应72对高速背板连接器；AI推理服务器配置10张计算卡，对应60对高速背板连接器。参考Mouser官网高速背板连接器单价，我们测算得到2023年全球高速背板连接器市场规模约227亿元，2025年全球高速背板连接器市场规模约428亿元，2023~2025年市场规模CAGR为37%，其中较大增量来自NVL72出货量增长带来的高速背板连接器需求。
图表：全球高速背板连接器市场空间测算
资料来源：TrendForce，英伟达官网，中金公司研究部
供给端：专利壁垒减弱，112Gbps及以上国产替代进程加速
高速连接器海外专利壁垒减弱，国产厂商加速专利布局
海外供应商占据主要市场份额，国产替代空间广阔。根据IECC，2020年海外厂商安费诺、莫仕、泰科以及申泰在25Gbps和56Gbps高速连接器市场占据了主要份额，我们认为主要系海外供应商在精密制造能力、专利技术、测试验证体系、客户资源四方面优势明显。
图表：2020年全球25Gbps连接器竞争格局
资料来源：IECC，中金公司研究部
图表：2020年全球56Gbps连接器竞争格局
资料来源：IECC，中金公司研究部
专利壁垒减弱、国产替代需求增强下，国产厂商进口精密制造设备，加大研发等实现国产替代加速。2023年国内高速背板连接器供应商均实现了56Gbps高速背板连接器量产，并实现了在华为、中兴56Gbps及以下速率的高速背板连接器产品的国产替代。此外，在112Gbps、224Gbps高性能产品方面，国内厂商和海外厂商推出时间差距越来越小。我们看好国产厂商突破海外供应商在精密制造能力、专利技术、测试验证体系、客户资源的四方面竞争优势，实现加速国产替代。
图表：海外厂商及国内厂商高速背板连接器产品推出进展
资料来源：各公司官网，中金公司研究部
国产厂商研发投入持续，配合下游客户加速国产替代
国产厂商持续较高研发投入，进口欧洲及日本高精密制造设备并提升产线自动化率以提升精密制造能力、增强产品性能；此外，下游客户在国产替代需求下积极推进国内供应商产品验证，国产替代进程明显加速。
图表：国产厂商高速背板连接器产品情况
资料来源：各公司官网，各公司公告，国资委官网，中金公司研究部
高速I/O连接器：通信总线速率提高驱动价格提升，国产厂商通过代工进入海外供应链
高速I/O连接器是和光模块对插使用的高速连接器
高速I/O连接器接口技术标准和通信协议与光模块保持一致，会随着光模块升级而同步升级。
图表：高速I/O连接器类型和通道数量情况
资料来源：《下一代数据中心高速铜缆白皮书》（开放数据中心委员会，2020），中金公司研究部
结构方面，高速I/O连接器系统主要包括壳体（cage）、高速I/O连接器及散热组件等。以信号传递路径看，主要是光模块、EMI鼠笼和可插拔型PT连接器。根据信号传输的具体要求，可新增部分子系统，如散热组件等。
需求端：2025年高速I/O连接器全球市场规模约200亿元
高速I/O连接器受益通信总线速率提升、对插的光模块升级，2025年全球高速I/O连接器市场规模约200亿元。通过对不同速率的高速I/O连接器单价及数量测算，我们预计2025年全球高速I/O连接器（包括cage）市场规模达200亿元，2023~2025年CAGR约90%。
图表：2023~2025年全球高速I/O连接器市场规模
注：测算得高速I/O连接器市场规模包括cage价值量
资料来源：英伟达官网，Mouser官网，中金公司研究部
供给端：海外厂商主导高端市场，国内厂商逐步国产替代
海外供应商占据主要市场份额，国内厂商逐步国产替代。目前泰科、安费诺、莫仕等海外供应商仍占据主要市场份额，其单通道56Gbps速率的高速I/O连接器产品已经成熟，112Gbps速率的产品海外龙头产品应用广泛。此外，泰科、安费诺、莫仕等海外供应商均已推出224G连接解决方案。
国内参与厂商份额仍较低，主要包括两类：1）自主研发28G、56G等的主流高速I/O连接器。2）公司直接客户为安费诺、莫仕等知名连接器模组制造商，通过代工模式切入国内及国外主要供应链。
图表：海外供应商及国内厂商高速I/O连接器产品情况
资料来源：各公司官网，中金公司研究部
高速铜缆：功耗及成本优势下用量增加，国产厂商加快验证高速率产品
以NVL72/NVL36*2架构为例，服务器内线缆主要包括机内线（用于服务器tray上各组件之间）、柜内线（用于服务器tray之间）、外部线（用于服务器间组网连接）三部分。其中机内线和柜内线我们在《智算未来系列十一：高速连接的桥梁，AI服务器连接器及线缆迎升级》报告拆分中做了分析，下面将针对外部线做详细分析。
DAC & AEC &AOC：适用不同应用场景的高速线缆
按是否内置电子元件以增强信号，铜缆可分为无源铜缆（DAC，Direct Attach Cable）和有源铜缆（Active Copper Cable）。
► 无源铜缆DAC：即不需要外部电源，不内置电子元件增强信号，仅通过两根导线绞合在一起形成双轴电缆。在高速线缆解决方案中有着延迟和插入损耗最低、同时成本最低的优点。但同时也因为无源电缆传输仅依赖铜线介质，无法放大信号以提升长距离信号传输下的信号质量，其传输距离受到限制，主要应用于机柜内短距离传输。
► 有源铜缆ACC：在电缆端部集成信号增强集成电路，使得在较长距离的信号传输不出现较大衰减、提升信号质量。其中有源电缆（AEC，Active Electrical Cable）是有源铜缆的细分种类，AEC主要应用于服务器-TOR、叶脊路由器机架中。
光缆（AOC，Active Optical Cable）由两端的光学模块和中间的光线连接集成，主要应用在机柜间的连接。通过光纤传输高速信号，其支持的传输速率和传输距离均比铜缆更好，缺点是功耗高、成本高。
图表：DAC & AEC &AOC构成
资料来源：阿里云基础设施公众号，中金公司研究部
图表：阿里云数据中心网络链路概览
资料来源：阿里云基础设施公众号，中金公司研究部
具体应用场景方面，Spine-Leaf及Leaf-TOR之间互联长度一般在2Km以内，占比整个集群总物理链路数量的1/3，其中主要应用AOC连接；TOR和服务器网卡之间互联长度一般在10m以内，占比整个集群总物理链路数量的2/3，其中主要应用AEC或DAC连接。此外，在服务器内部，如NVL架构中Compute tray和Switch tray之间通过DAC连接。
图表：服务器网络通信中AOC应用场景
资料来源：Mellanox官网，中金公司研究部
图表：服务器间DAC和AEC应用场景
资料来源：Mellanox官网，曦微有光，中金公司研究部
需求端：功耗及成本优势下铜缆应用增加，我们预计2023~2028年AEC市场规模增速最快
数据中心能耗及成本高企，短距离传输铜缆优势明显
数据中心单机柜能耗呈指数级增长，铜缆连接低功耗优势明显。根据华为官网，随着算力和通信带宽的提升，数据中心单机柜功率密度每五年翻倍，单端口速率随速率代际翻倍，从而数据中心能耗呈现指数级增长。相较于AOC，DAC及AEC等铜缆功耗较小，其中DAC功耗小于0.1W，AEC功耗小于5W，相比于AOC的功耗不到100W，一定程度上可缓解服务器单机柜功耗增长。
图表：服务器单机柜功率密度及单端口速率变化情况
资料来源：华为官网，中金公司研究部
根据英伟达GTC2024大会，NVL72使用铜缆互联较光模块等光纤连接方式成本下降。当传输距离较短时，通常使用DAC；当传输距离达7m左右时，则需要使用AEC来提供介于DAC和AOC的这种方案。
图表：DAC vs AEC vs AOC功耗及成本对比
资料来源：Precisionot官网，中金公司研究部
AEC方案性价比高，预计2023~2028年市场规模增速最快
通信速率提升下DAC信号传输覆盖距离下降，AEC通过集成Retimer DSP改善信号质量实现服务器间7m内高速数据传输。随着SerDes技术升级、通信总线传输速率提升， DAC覆盖距离从5m缩短到3m及更短。而AEC通过两端配置Retimer DSP芯片对信号进行调节，消除杂音并将信号放大，从而能够实现在服务器之间400G-7m、800G-2.5m以内的信号传输距离。
AEC体积及功耗方面具备优势，降低服务器散热难度。AEC内置信号增强集成电路，所以相比DAC更能实现芯线的轻薄化和线径小型化，根据Credo官网，AEC体积相比DAC降低75%。而相比AOC，AEC在功耗及成本方面具备优势，根据Credo官网，AEC功耗相比光缆降低50%，AEC成本是光缆成本的1/3左右。
图表：DAC & AEC & AOC参数性能对比
资料来源：Credo官网，Precisionot官网，中金公司研究部
根据LightCounting数据，2023~2028年服务器互联[1]线缆中DAC/AEC/AOC市场规模CAGR分别为25%/45%/9%。根据LightCounting数据，DAC/AEC/AOC市场规模占比将从2023年的30%/6%/64%转变至2028年的40%/16%/44%。
图表：2023及2028E全球服务器互联市场中DAC/AEC/AOC占比情况
资料来源：LightCounting，中金公司研究部
供给端：工艺及所需设备复杂，国产厂商持续追赶224G产品
铜缆制作工艺复杂，产业链厂商主要包括芯线供应商、成品线材供应商及线束供应商。
图表：高速线缆各厂商情况
资料来源：各公司官网，各公司公告，中金公司研究部
风险提示
互联网/运营商资本开支增速不及预期。若资本开支增速不及预期，将使得服务器连接器等产业链上游配套硬件需求受到影响。
AI产业需求不及预期。若AI大模型或应用落地不及预期、或商业化变现之路受阻，或影响以头部云厂商为代表的AI产业参与方对AI相关基础设施的投资力度和决心，可能会对上游AI硬件设备的市场增速、产品迭代速度产生不利影响。
国产供应商竞争能力不及预期。若国产供应商无法在产品性能与量产能力上得到下游客户认可，竞争能力可能不及预期。
[1] 前文我们分析了服务器内部铜缆及连接器单机价值量，本节为服务器互联即机柜外线缆市场空间情况
文章来源
本文摘自：2024年9月13日已经发布的《智算未来系列十二：高速通信时代，AI服务器连接器及线缆厂商迎发展机遇》
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