OFC 2025：Nvidia的铜缆互联方案

一、引言

在计算需求呈爆发式增长的背景下，Nvidia不断推陈出新。本文聚焦于Nvidia Blackwell架构背后的铜缆技术，阐述其在实现高计算性能和带宽扩展方面的关键作用。

二、计算需求与架构演进

随着生成式预训练Transformer模型（如GPT）等新发明和技术的涌现，计算需求的方向发生了根本性转变。从Ampere到Hopper再到Blackwell架构，Nvidia产品不断适应这些变化，总吞吐量实现了翻倍，以应对更多计算任务、未知参数和词元等需求。

三、关键组件与连接方式

① GB 200超级芯片

GB 200超级芯片是重要组成部分，下方配备Grace处理器CPU，上方有两个Hopper GPU。通过无源铜缆直接连接到上方连接器，信号传输过程中存在封装和电路板损耗，但无信号重组。

② NVLink交换机托盘

每个托盘有两个交换机ASIC，有GB 200 NVL 72和GB 200 NVL 36两种类型。前者可连接72个GPU，后者连接36个GPU。金色电缆用于NVLink连接，与电缆盒相连，机箱前面的蓝色电缆用于OSFP接口，实现不同版本的扩展。

③ Nvlink主干电缆

采用无源铜缆DAC双轴结构，实现垂直方向的信号重组。有8个底部连接器和10个顶部连接器，每个连接器可处理一个GPU的全部带宽，交换机处理的带宽为托盘需处理带宽的四分之一。

④ 电缆盒与托盘连接

电缆盒负责垂直方向信号重组，计算托盘底部8个、顶部10个，每个托盘4个GPU，共72个GPU；9个交换机托盘，每个托盘2个交换机，实现全互联拓扑结构。(每一个NVLink5端口为2×200G/s的4个差分对)

四、信号处理与电缆管理

① 信号完整性

从GPU到面板信号直接传输，损耗均匀。但在垂直信号重组中，需Serdes补偿190毫米到近一米的不同长度铜缆的损耗，以支持200Gb/s的传输速度。

② 电缆管理

根据电缆长度管理体积，一定长度以下可接受稍大损耗，使用更细电缆；更大长度时使用更粗规格电缆。电缆组装都是自动化的。

五、不同配置与扩展能力

① 36 GPU配置

底部4个托盘、顶部5个托盘，共9个计算托盘、36个GPU，交换机和托盘数量不变。可作为独立单元运行，部分信号通过OSFP接口输出。

② 72 GPU组合

使用两个GB 200 NVL 36，可构建带风冷机架的72个GPU组合，通过线性有源铜缆连接。机架及内部组件传输距离超出无源电缆范围，使用1.1米长线性有源铜缆ACC（非传输距离限制，Samtec可以实现200G速率传3m，主要为电缆管理，避免悬挂），接收端仅需一个线性重驱动Redriver芯片。

六、Kyber机架与未来展望

Kyber机架在GTC 2025上做了展示，预计应用于Ruben ultra。一个柜子有4个GB 200 NVL 72组成，机架由1U 44.5毫米的计算机架缩小到可以堆叠18个组件，缩短了电气传输距离。机架各部分通过标准无源中间板连接，虽看似未扩展GPU领域，但组件紧密排列提供了通过铜缆扩展的机会，为未来发展奠定基础。