高速铜缆：机柜内信号传输铜缆化，数据中心架构或将迎来变革

在2025年9月光博会上，一种名为共封装铜互连(CPC)的技术引爆全场。该技术的核心变化在于从交换机ASIC芯片侧，通过铜缆直接连接到交换机的端口，使得内部电信号的传输绕开的PCB环节，功耗上有大幅优化。近期，英伟达推出的新产品Rubin CPX，芯片带宽翻倍，背板互联总带宽达115Tb/s，背板铜缆数量从5184根跳增至10368根；GB300较GB200铜缆用量再提升50%。机柜内芯片-背板-交换全链路铜缆化，成为缓解PCB信号衰减与功耗压力的唯一可行方案，将直接放大高速铜缆市场的需求潜力。

全链路铜缆化或将推动数据中心架构重构，未来，随着CPC等技术标准化推进与规模化量产，高速铜缆将在短距互联领域占据主导地位，与CPO形成互补，共同构建高效、绿色的数据中心算力网络。

今天我们为大家解读高速铜缆行业。

高速铜缆行业基本概述

高速铜缆的定义与工作原理

高速铜缆是指传输速率≥10Gbps、具备低损耗与高抗干扰能力的铜基互连组件，核心功能是实现电子设备内部及设备间的高速信号传输。其工作原理基于电磁感应与差分信号传输技术：通过两根绞合的铜导线形成差分对，将电信号转换为差分信号进行传输，利用两根导线中电流的相位差抵消外部电磁干扰，同时减少信号串扰。

（图片来源：行行查数据库）

为保障高速传输性能，高速铜缆需满足三项关键技术要求：一是特性阻抗匹配，通常设计为50Ω或100Ω，避免信号反射导致的波形失真；二是均衡技术应用，通过内置均衡器补偿高频信号衰减，拓展传输带宽；三是屏蔽结构设计，采用单屏蔽（S/FTP）或双屏蔽（F/FTP）工艺隔绝外部电磁环境干扰，确保信号完整性。

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数据来源：行行查 | 行业研究数据库 www.hanghangcha.com

高速铜缆主要产品分类

多种连接解决方案可用于交换网络，如光模块+光纤、有源光缆（AOC）和直连电缆（DAC）。DAC可以进一步分为有源 ACC、AEC 和无源 DAC。无源铜缆 DAC 相比 AOC，天然更具失效率低的优势。同时，如此规模比例的链路数量，在总体网络互连成本的比例上也将贡献较大的比重。在 25Gbps链路上，DAC 可以覆盖 5m 以内的传输距离需求，ACC 的传输距离最长达到 7-9m 左右，足以满足机柜内和部分跨柜的互连。

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1）直接连接电缆（DAC）：全无源结构，由铜导线、连接器及屏蔽层组成，无需信号放大芯片，传输距离通常≤5米。具有成本低、时延小（≤1ns/m）的优势，主要用于数据中心服务器与交换机之间的短距互连，典型产品为100G SFP28 DAC、400G QSFP-DD DAC。

2）有源电缆（ACC）：内置简单信号中继芯片，通过信号调理补偿损耗，传输距离可达10-15米。采用低功耗设计（单通道功耗≤0.5W），适用于机柜内设备级互连，常见于AI服务器集群的近距离算力调度。

3）有源光铜混合电缆（AEC）：集成光引擎与铜缆传输单元，兼具铜缆的低成本与光纤的长距离优势，传输距离可达30米以上。通过电-光-电转换实现信号长距传输，主要用于数据中心机房间的跨区域互连。

4）高速背板连接器：用于设备背板与子卡之间的互连，具备高密度、高可靠性特性，引脚间距可达0.4mm以下。支持差分信号传输速率≥224Gbps，是交换机、服务器等核心设备内部信号调度的关键组件，代表产品有Samtec FireFly、TE Tyco AMP系列。

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高速铜缆的速率迭代历程

高速铜缆的速率演进伴随通信技术与芯片算力需求同步升级，大致可分为四个阶段：
1）10G-40G阶段（2000-2010年）：以CAT6A类网线为代表，采用单对差分传输技术，速率从10Gbps提升至40Gbps（QSFP+ DAC），主要服务于3G/4G通信基站与早期数据中心，核心突破是解决了10Gbps信号的串扰抑制问题。

2）100G阶段（2010-2018年）：引入多通道并行传输技术，如QSFP28 DAC通过4通道×25Gbps实现100Gbps速率，同时采用更优的绞合工艺与屏蔽结构，将信号衰减控制在8dB/100m以内，成为云计算数据中心的主流互连方案。

3）200G-400G阶段（2018-2023年）：基于PAM4调制技术（4电平脉冲幅度调制），在相同带宽下将速率翻倍，如400G QSFP-DD DAC通过8通道×50Gbps（PAM4）实现400Gbps传输。同时有源电缆技术成熟，AEC产品传输距离突破20米，满足AI训练集群的中距互连需求。

4）800G+阶段（2023年至今）：采用112Gbps PAM4单通道技术，结合高密度连接器设计（如OSFP、QSFP-DD800），800G DAC/AEC产品进入商用阶段。英伟达GB300等新一代AI服务器已采用800G铜缆互连，单机柜带宽突破10Tb/s，核心挑战是解决112Gbps信号的高频衰减与散热问题。

（图片来源：行行查数据库）

高速铜缆与其他技术对比

1）高速铜缆与PCB布线的替代关系：当PCB布线速率超过112Gbps时，高频信号在PCB介质中的衰减急剧增加，且多层PCB的串扰控制难度提升，此时铜缆凭借低损耗特性成为更优选择。而在设备内部短距（≤0.5米）、低速率（≤56Gbps）场景下，PCB布线仍具备成本与集成度优势，PCB作为机械支撑载体，在背板结构中仍需保留基础电源与控制信号布线，铜缆仅替代高速信号链路。

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2）高速铜缆与光纤互连技术差异：高速铜缆速率上限为800Gbps，传输距离在有源铜缆（AEC）方案下最长可达30米，具有低时延优势（≤1.5ns/m）且抗电磁干扰能力较强；光纤互连速率覆盖400G-800G，传输距离普遍≥100米，虽时延较高（≥5ns/m），但在抗电磁干扰方面实现无衰减传输。高速铜缆单通道成本约0.5-1美元/Gbps，因无需配套光模块，整体成本较光纤互连低30%-50%。高速铜缆主要应用于机柜内设备互连（如服务器与交换机）、AI集群短距算力调度及设备背板内部信号传输；光纤互连则适用于数据中心机房间跨区域互连、长距离骨干网传输以及高电磁干扰环境下的信号传输场景。

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3）高速铜缆与共封装光学（CPO）技术的差异化竞争：高速铜缆基于电信号传输，通过铜导线与有源芯片实现信号放大；CPO则将光引擎集成到芯片封装内，直接在封装层面实现电-光转换，传输介质为光纤。在100G-400G短距场景下，高速铜缆凭借成本低（仅为CPO的1/4）、维护便捷的优势占据主导；在800G+超高速、长距场景下，CPO因低时延、低功耗的特性，成为未来潜在替代方案。目前CPO面临封装集成难度大、维修成本高的瓶颈，短期内难以大规模替代高速铜缆。

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高速铜缆的技术瓶颈

当前高速铜缆发展面临四大技术瓶颈：
1）信号衰减问题：速率提升至112Gbps PAM4后，铜导线的趋肤效应与介质损耗加剧，10米传输距离内信号衰减可达15dB，需依赖复杂均衡算法补偿，增加了芯片设计难度。
2）散热挑战：有源铜缆（AEC）内置芯片在高速率下功耗密度达5W/cm²，传统风冷散热难以满足需求，需配套液冷系统，增加了应用成本。
3）材料限制：现有无氧铜导线的导电率已接近理论极限（5.96×10⁷S/m），绝缘介质（如PTFE）的介电常数稳定性难以满足800G+速率下的信号完整性要求。
4）集成密度瓶颈：连接器引脚间距最小已达0.4mm，进一步缩小将导致信号串扰急剧增加，限制了单连接器的通道数量（当前最高64通道）。

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高速铜缆产业链

高速铜缆产业链可分为上游、中游和下游三个环节。在上游环节，主要涉及原材料及核心零部件的供应，包括高频铜材料、高速电缆、屏蔽材料以及信号处理芯片等关键组件，这些是构成高速铜缆的基础要素。中游环节聚焦于制造与加工过程，涵盖研发、制造、包装及测试，以及销售及售后服务等环节，是实现产品从设计到交付的核心阶段。下游则为应用场景，主要包括算力中心、云计算、5G通信设备以及高速计算（HPC）等领域，这些应用对高速数据传输提出了高要求，推动了高速铜缆技术的发展与市场需求的增长。整体来看，该产业链上下游协同紧密，广泛服务于现代信息技术基础设施建设的关键领域。

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高速铜缆是数据中心的核心基础设施部件，处于产业链上游的“连接类核心元器件”环节，向上衔接核心芯片厂商，向下支撑中游设备集成与下游运营，是打通数据中心内部“设备-设备”“芯片-芯片”信号传输的关键枢纽。其核心作用是通过 “低延迟、高带宽、低功耗、低成本” 的短距互联能力，解决数据中心算力流转的瓶颈，支撑AI化、绿色化转型。随着CPC技术的普及，高速铜缆将从辅助互联部件升级为“算力基础设施的核心枢纽”，成为数据中心产业链中不可替代的关键环节。

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高速铜缆市场规模

根据LightCounting预测，受益于高性能计算与AI集群建设需求推动，全球高速铜缆市场于2016-2023年整体呈现增长趋势，由于经济放缓，全球高速铜缆市场增长在2023年同样放缓，2024年恢复逐步恢复，预计2023-2027年铜缆年收入的复合年增长率为25%。LightCounting预测，到2027年底，全球高速铜缆的出货量将达到2000万条规模，届时年收入将超过12亿美元。

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根据讯石光通讯网站消息，在以训练为主的数据中心架构中，短距离内且大运算量的交互传输要求更高，因此催生了对高速铜缆的需求，随着训练阶段逐渐转为推理阶段，且在推理阶段各家自行组网的比例提升，AEC需求有望进一步提升。中商产业研究院发布的《2025-2030年中国高速连接器行业前景与市场趋势洞察专题研究报告》显示，2024年，中国铜缆高速连接器产业规模将达87.59亿元。随着5G、数据中心等领域对高速传输的要求不断提高，铜高速连接器技术也在不断创新和升级，预计到2025年产业规模将超过100亿元，到2028年中国铜缆高速连接器产业规模将超过200亿元。

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高速铜缆新兴技术方向

为突破现有瓶颈，行业正聚焦三大新兴技术方向：

1）共封装铜互连（CPC）：将铜缆连接器直接集成到芯片封装内，实现“芯片-铜缆”直连，传输距离缩短至毫米级，信号损耗降低60%以上。博通与Samtec合作的CPC方案已实现512通道、102.4T吞吐量，计划应用于下一代3.2T交换机。
2）新型材料应用：研发高导电率铜合金（如铜银合金）提升导电性能，采用纳米复合材料（如石墨烯增强PTFE）降低绝缘介质损耗，目前实验室阶段的铜银合金导线导电率较传统无氧铜提升15%。
3）智能互连技术：在铜缆中集成温度传感器与信号监测芯片，实时监控传输链路状态，通过自适应均衡算法动态调整信号参数，提升系统可靠性。华为CloudEngine 16800交换机已采用该技术，互连链路故障率降低25%。

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高速铜缆作为电子互连领域的核心技术，在AI数据中心与高端制造的驱动下，正从“被动传输”向“智能互连”升级。尽管面临CPO等新技术的竞争与自身技术瓶颈的制约，但凭借成本优势与场景适配性，其在短距高速互连领域的主导地位短期内难以撼动。未来，随着共封装铜互连、新型材料等技术的突破，高速铜缆将持续为电子信息产业的算力升级与信号传输提供关键支撑。

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