中金 | 智算未来系列十三：AEC，数据中心内部高速短距连接的性价比之选

AEC通过集成Retimer改善信号质量实现服务器间7m内高速数据传输。AEC（有源电缆）在铜缆两端集成Retimer芯片，不单能够放大和均衡Tx和Rx端，还可以在Rx端重新进行信号整形，实现信号还原，主要应用于数据中心中短距离连接，如机柜内或相邻机柜、服务器到ToR、叶脊交换机/路由器机架等。相较于DAC，AEC能够实现更长距离的传输，400G速率产品最大传输距离可实现7m，且能实现芯线的轻薄化和线径小型化，降低数据中心服务器散热难度；相较于AOC，AEC在功耗及成本方面具备优势，是介于DAC和AOC之间性价比较高的中间方案。

需求端：CSP积极自研AI ASIC，组网中引入AEC用于短距连接。博通4QFY24业绩会对AI ASIC市场空间增速预期积极，我们观察到海外CSP厂商及科技企业如亚马逊、微软等以及xAI在自建AI算力集群内部组网中已开始部署AEC方案。根据我们测算，AWS采用4*4*4 3D Torus拓扑网络的Trainium2-Ultra服务器架构中，机柜内Trn2芯片和400G AEC之间的数量配比关系为1:1；若网卡到ToR交换机也采用AEC连接，则Trn2芯片和400G AEC数量配置比例约为1:1.5。我们认为随着CSP厂商自研ASIC、自建网络比例提升，AEC硬件需求有望进一步提振，并逐渐从400G向800G/1.6T速率迭代。

供给端：Retimer和铜缆为核心物料，部分光模块厂商切入供应链。AEC由Retimer芯片、铜缆和连接组件构成，我们估测800G AEC BOM成本中，Retimer和铜缆分别占50%、20%。

AI产业需求不及预期；AEC高速铜连接需求不及预期。

在数据中心内部，按照传输介质不同，存在光纤连接和铜缆连接两大类网络线缆连接方式，常见的光纤连接包括光模块+光纤、AOC，铜缆连接则主要包含DAC/ACC/AEC。

► 光模块+光纤：光模块搭配光纤是目前应用最为广泛的网络布线方案，光模块和光纤相互独立，用户在使用时将两者连接组装，光模块负责光电转换功能，光纤用于传输光信号，传输距离灵活可控。

► AOC（Active Optical Cables，有源光缆）：光模块和光纤集成化，形成一整条线缆，无需用户侧组装。AOC通过光纤传输高速信号，可用于100m内的中短距离互联场景，其支持的传输速率和传输距离均比铜缆更好，且较铜缆重量轻、布线方便，缺点是相较于铜缆成本和功耗较高。

按是否内置电子元件以增强信号，铜缆连接可分为无源铜缆（DAC，Direct Attach Cable）和有源铜缆（Active Copper Cable）。

► DAC（Direct Attach Cable，无源铜缆）：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。由于不使用电子器件，其功耗几乎为零，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，适用于超短距离连接。

► ACC（Active Copper Cable，有源铜缆）：在电缆端部增加信号增强芯片，使得在较长距离的信号传输不出现较大衰减，从而提升信号质量，ACC使用Redriver芯片架构在接收端通过CTLE均衡调整增益、放大信号。AEC（Active Electrical Cable，有源电缆）是有源铜缆的细分种类，在铜缆两端集成Retimer芯片，通过Rx端CTLE/DFE（连续时间线性均衡/判断反馈均衡）、CDR（时钟数据恢复）及Tx端EQ（均衡）实现接收端信号整形，重新还原信号。

Retimer较Redriver有更好的减少信号损耗的能力、信号还原度更高。1）Retimer：Retimer是一种数模混合器件，其工作原理是通过内部嵌有的CDR电路提取输入信号中的嵌入式时钟，再使用未经衰减变形的时钟信号重新传输数据，从而提升信号完整性并消除信号抖动影响；2）Redriver：Redriver是一种模拟信号器件，通过发射端的驱动器和接收端的滤波器放大受损信号，实现对信号损耗的补偿。对比来看，由于含有SerDes PHY的核心部件CDR，Retimer能够实现比Redriver更优的降低信道损耗效果，但由于增加了数据处理过程时延有所拉长。因此，相较于ACC，AEC对信号损耗的补偿能力更强，且可有效阻隔抖动的传递，能够支持更长距离、更高稳定性的数据传输。

DAC信号传输覆盖距离随通信速率提升而下降，AEC通过集成Retimer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，单通道SerDes速率从28G NRZ向56G、112G PAM-4以及最新的224G PAM-4演进，DAC覆盖距离从5m（对应28G SerDes）缩短至2-3m（对应112G SerDes）甚至0.5m（对应224G SerDes）。而AEC通过两端配置Retimer芯片修复数据信号、消除噪声，400G和800G速率产品的最大传输距离可分别实现7m、2.5m，2024年10月Credo发布线缆长度为7m的HiWire AEC 800G新品，800G速率产品的最大传输距离进一步拉长，可实现主机到交换机的跨柜连接。

AEC在体积及功耗方面具备优势，能够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体积相较于DAC降低75%。根据华为官网，在服务器机架之间，数据中心需要在电缆管道或者电缆槽内维持25-50个线束，AEC相比DAC的线缆直径小很多，较大线径的DAC部署会受到空间限制的影响。此外，线束较大同样会阻塞气流，使得数据中心的散热更加困难，因此AEC更适用于大规模、高密度集群的组网连接。而相比AOC，AEC在功耗及成本方面具备优势，根据Precisionot官网，AEC功耗相比AOC降低50%，AEC成本则是AOC成本的1/3左右。

AI数据中心内部短距连接高景气。不同的服务器架构、交换网络组网架构对应着不同的连接器、铜缆和光模块组成方案。1）在阿里云数据中心三层CLOS网络架构下，Spine和Leaf之间互联的链路长度在2km以内，Leaf到TOR的互联长度通常在100m内，主要使用光模块+光纤连接，链路数量占整个集群内总物理链路数量的1/3；服务器网卡到TOR的链路长度通常在10m内，链路数量占总物理链路数的2/3，这一环节通常使用DAC/AEC/AOC来连接。2）在英伟达GB200机柜服务器架构下，多机柜间互联（ToR交换机之间）主要采用光模块+光纤方案；两个NVL36机柜间的互联通过NVSwitch tray上的OSFP cage及ACC铜缆实现；NVL36/72机柜内Compute Tray与ToR交换机之间通过AOC（也可选择光模块+光纤）进行连接，Compute Tray与Switch Tray之间互联则通过背板连接器+DAC。

CSP客户自研ASIC比例提升，组网中AEC用量有望增加。据博通4QFY24业绩会，基于其目前深度覆盖的三家头部CSP客户，公司预计AI网络和AI ASIC的SAM（可服务目标市场空间）将从 FY24 150-200亿美元增长至FY27 600-900亿美元。我们测算其中ASIC SAM将有望从FY24约160亿美元增长至FY27约600亿美元，3年CAGR约55%。我们认为，对于CSP厂商而言，自研AI ASIC方案具备能效比和单位成本算力的优势，头部ASIC厂商对于市场增速预期判断的提升反映出产业潜在机会扩大。结合产业链调研，我们观察到海外CSP以及科技企业如亚马逊、微软、xAI等自建AI算力集群内部组网已开始部署AEC方案，目前400G AEC为主流产品，我们预期25年有望向800G甚至1.6T AEC迭代。

不同架构下，AI芯片与AEC的数量对应关系存在差异。参考SemiAnalysis，以AWS自研Trainium2-Ultra服务器架构为例，Trainium2-Ultra聚合了4台16卡Trn2服务器，采用4*4*4 3D Torus拓扑架构实现64颗Trn2芯片的互联。Trainium2-Ultra机柜中涉及不同的互联方案，一个Compute Tray上的两颗Trn2芯片之间通过PCB连接；同一台Trn2服务器中Compute Tray之间的互联通过背板连接器+DAC；为了沿Z轴形成一个环面，每颗芯片通过2条NeuronLinkv3 OSFP-XD AEC铜缆与其他Trn2服务器中两颗芯片相连，如此芯片就能在Z轴（Trn2 Server A -> Trn2 Server B -> Trn2 Server C -> Trn2 Server D -> Trn2 Server A）上形成一个3D环绕连接的链，实现4台Trn2服务器的3D聚合。因此，Trainium2-Ultra服务器机柜中需配套64*2/2=64条400G AEC，Trn2芯片和400G AEC的数量配比关系为1:1。此外，网卡到ToR交换机之间也可采用AEC连接，一个Compute Tray上2颗芯片配套2个200G 网卡，可等效为通过0.5条400G AEC连接到ToR交换机上。综上，Trainium2-Ultra 64卡机柜方案下，Trn2芯片和400G AEC的数量配比关系约为1:1.5。

根据LightCounting数据（2024年12月报告），2024年AEC市场规模预计约2.18亿美元，2029年AEC市场规模有望达到13.12亿美元，2024-2029年CAGR为43%。DAC/AEC/AOC各有优劣势，我们预计随着通信传输速率不断提升，服务器内部及外部DAC/AEC/AOC线缆有望并存，适配不同互联场景需求。得益于铜缆应用场景增加、以及AEC作为AOC和DAC中间方案性价比较高，在2.5-7m短距传输中优势突出，AEC市场规模增速最快，根据LightCounting数据，AOC/DAC/AEC+ACC市场规模占比有望从2024年的51%/36%/13%转变至2029年的53%/22%/25%，较2023年12月报告AEC市场规模大幅上修。结合前文测算，我们预计2025年AWS Trainium2出货量有望达到150万颗，假设80%采用3D Torus拓扑架构连接方案，对应400G AEC的需求量约180万条，结合150美元单价（参考LightCounting），2025年仅AWS一家CSP对应的400G AEC市场规模约2.7亿美元（LightCounting预测2025年400G AEC全球市场规模为1.1亿美元、整体市场规模约5.25亿美元）。我们认为，随着CSP自研ASIC比例和自行组网比例逐步提升、以及越来越多的厂商升级铜连接方案，AEC硬件需求有望进一步提振，市场规模在LightCounting预测数值的基础上仍有较大上修空间。

AEC由Retimer芯片、铜缆和连接组件构成。Retimer芯片和铜缆为AEC核心部件，我们估测Retimer芯片和铜缆占800G AEC BOM成本比重分别为50%、20%，生产组装成本约占AEC营业成本的20%。

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：1）镀银铜线制造：将合金铜线进行拉丝工序，即通过拉丝机和模具，逐渐减小合金铜线直径并形成所需的线径。拉丝工序是制造中的基础工序之一，其精度和质量直接影响最终产品的性能；再通过电镀/化学镀银的方式制成镀银铜线；2）芯线制造：通过实心押出/物理发泡压出、编织、挤塑护套形成芯线（多为线材供应商内部完成）；3）成品线材制造：芯线通过绞线成缆、高速编织屏蔽层、挤塑护套等工艺流程形成成品线材；4）线束组装：成品线材加上两端的连接器形成线束。

光模块厂商参与到铜缆产业链，其组装能力、客户渠道或可复用至AEC。在传统光模块的内部结构中，价值量占比较高的主要是光芯片（激光器芯片和探测器芯片）、和电芯片（DSP、TIA、Driver等），这部分核心光电芯片基本由光模块厂商外采。这些光电芯片和无源光器件以分立式器件的形态为主，光器件之间由光纤或自由空间元件连接，经过贴片、打线、粘接耦合、焊接等工序实现模块化组装。我们认为AEC在数据中心的应用场景与光模块存在交叉和互补，且AEC铜缆的生产组装过程和光模块较为类似，核心有源芯片（Retimer）也需外采。部分国内光模块厂商切入到AEC产业链，配合下游CSP客户进行产品设计和生产，优先卡位AEC铜连接市场。

AI产业需求不及预期。随着社会数字化及智能化转型的持续，AI大模型场景落地加速赋能百行百业。我们认为，人工智能的蓬勃发展驱动算力需求持续提升，推升服务器、光模块、交换机等AI硬件需求。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。

AEC高速铜连接需求不及预期。数据中心互联的光、铜路线之争持续进行，光、铜用量主要取决于下游CSP及算力厂商的连接方案选择，以及技术路径的变化。AEC是DAC与AOC的中间方案，主要适用于2.5-7m的数据传输场景，若下游CSP客户转而选择采用更多光模块或者DAC互联方案，或者CPO/OIO技术演进超预期，可能影响未来AEC硬件需求。

本文摘自：2024年12月27日已经发布的《智算未来系列十三：AEC，数据中心内部高速短距连接的性价比之选》

郑欣怡 分析员 SAC 执证编号：S0080524070006

李诗雯 分析员 SAC 执证编号：S0080521070008 SFC CE Ref：BRG963

查玉洁 分析员 SAC 执证编号：S0080524110001

陈昊 分析员 SAC 执证编号：S0080520120009 SFC CE Ref：BQS925

彭虎 分析员 SAC 执证编号：S0080521020001 SFC CE Ref：BRE806