AI算力--高速连接产业链深度研究报告

AI算力产业链深度研究报告

高速连接专题

高速连接：AI集群的“数据动脉”，万卡GPU互联的核心基础设施

2026年5月

一、执行摘要

【核心观点】

高速连接是AI集群中连接GPU、存储、网络等各节点的“数据动脉”，涵盖NVLink、InfiniBand、PCIe、CXL等互联协议，以及DAC/AEC/AOC连接器线缆、SerDes/PHY/Retimer芯片、交换芯片等底层硬件。随着GPU集群从数千卡扩展到数万卡，单个集群内部连接节点可达数十万个，部分集群的连接设备采购金额超过计算节点本身。中国在DAC/AEC线缆和连接器制造领域已具有强劲实力，但在高端SerDes、交换芯片和协议标准层仍面临较大差距。

【五大要点】

1. 全球高速连接市场2025年预计超过800亿元，AI集群驱动下2030年突破1500亿元，CAGR~13%

2. NVLink 5.0带宽达1.8TB/s，是PCIe 5.0的近14倍，NVIDIA封闭生态构建超高壁垒

3. DAC/AEC在短距离场景仍具有不可替代的性价比优势，800G以上速率下主动2米内短距离

4. 中国厂商在连接器/线缆制造环节占全球份额>40%，但高端SerDes、交换芯片仍被Broadcom、Marvell等垄断

5. 主要风险：NVIDIA封闭生态压缩第三方空间、国产高端连接芯片突破进度不确定、协议标准生态竞争加剧

二、技术概述

2.1 高速连接定义与分类

高速连接是指在AI集群内部实现GPU间、GPU与存储、节点与交换网络之间的超高带宽数据传输。按协议层、物理层、芯片层可分为三大维度：

维度	类型	代表技术/产品	典型带宽	传输距离	AI数据中心场景
协议层	芯片间互联	NVLink 5.0、Infinity Fabric 4.0、CXL 3.0	1.8TB/s(NVLink)	芯片间(<1m)	GPU-GPU直连、CPU-GPU内存共享
协议层	集群网络	InfiniBand NDR/XDR、RoCEv2、Ultra Ethernet	400G/800G/1.6T	数十米到数百米	集群内节点间高速互联
协议层	I/O总线	PCIe 5.0/6.0	128GB/s(PCIe 6.0 x16)	板卡级	GPU-CPU、GPU-NIC、GPU-SSD
物理层	铜缆(DAC)	无源铜缆 400G/800G	400G/800G	<3m	ToR-Switch短距离互联
物理层	有源线缆(AEC)	带Retimer的铜缆 200G/400G	200G/400G	<7m	中等距离GPU互联
物理层	有源光缆(AOC)	带光模块的光纤线缆	400G/800G/1.6T	<100m	数据中心内部较远距离
芯片层	信号调理	SerDes/PHY/Retimer/Redriver	112G/224G PAM4	芯片内/板级	信号完整性保障
芯片层	交换芯片	交换芯片 Tomahawk/Trident	25.6T/51.2T/102.4T	板级/系统级	数据中心网络交换

2.2 AI集群高速连接技术演进

技术代际	协议版本	单通道带宽	封装接口	时间窗口	典型AI集群规模
第一代(2018-2020)	NVLink 2.0/PCIe 4.0/100GbE	25G NRZ/50G PAM4	QSFP28/SFP56	约数千卡	DGX-1/DGX-2
第二代(2020-2022)	NVLink 3.0/PCIe 5.0/200GbE	50G PAM4	QSFP56/QSFP-DD200	数千卡	DGX A100 8-GPU
第三代(2022-2025)	NVLink 4.0/PCIe 6.0/400GbE	112G PAM4	QSFP-DD800/OSFP	万卡级	DGX H100/HGX B200
第四代(2025-2027)	NVLink 5.0/PCIe 7.0/800GbE	224G PAM4	OSFP-XD等	数万卡	GB200 NVL72等
第五代(2027+)	NVLink 6.0/1.6TbE/CPO	448G PAM4+	合封光学接口	十万卡+	下一代AI超级集群

2.3 主流高速连接协议对比

协议	带宽(单方向)	延迟	拓扑结构	开放性	市场地位
NVLink 5.0	1.8TB/s(双向)	<100ns	GPU直连全互联	NVIDIA专有	封闭生态，未来成为行业标杆
Infinity Fabric 4	800GB/s	<150ns	GPU间网络	AMD专有	AMD生态核心
InfiniBand NDR/XDR	400/800Gb/s	<1us	交换网络	Mellanox(NVIDIA)专有	高端AI集群主流
RoCEv2	200/400Gb/s	1-3us	交换网络	开放标准	中端AI集群主流，替代IB
PCIe 6.0	128GB/s(x16)	~100ns	总线树形	开放标准	芯片间总线标准
CXL 3.0	64GB/s(x16)	~200ns	内存共享总线	开放标准	异构内存共享，快速增长

三、核心节点与元器件体系

高速连接产业链的核心节点包括DAC/AEC/AOC线缆、高速连接器、SerDes/Retimer芯片和交换芯片，每个节点均有其技术壁垒和核心厂商。

3.1 高速线缆与连接器(DAC/AEC/AOC)

类型	传输介质	是否有源	典型带宽	最大距离	成本对比	AI场景
DAC(无源铜缆)	铜导体	无	400G/800G	<3m(800G)	★(最低)	GPU-ToR短距离互联
AEC(有源铜缆)	铜导体+Retimer芯片	有(Retimer)	100G/200G/400G	<7m	★★★	GPU-Switch中等距离
ACC(有源铜缆)	铜导体+Redriver芯片	有(Redriver)	100G/200G	<5m	★★	中短距离低中速场景
AOC(有源光缆)	光纤+光模块	有(光模块)	400G/800G/1.6T	<100m	★★★★	数据中心内较远距离互联

3.2 高速连接器接口技术

接口类型	封装规格	最大带宽	信号调制	典型应用	主要厂商
QSFP-DD800	76x18.35mm双密度QSFP	800GbE(8x100G)	112G PAM4	800G光模块/DAC/AOC	TE Connectivity、Molex、Amphenol
OSFP	100x22mm	800GbE/1.6TbE	112G/224G PAM4	1.6T光模块、高功耗场景	TE、Molex、Amphenol、立讯精密
OSFP-XD	100x22mm+扩展	1.6TbE+	224G PAM4	下一代AI集群互联	研发中
SFP-DD112	小型双密度SFP	100GbE(2x50G)	56G PAM4	轻量化AI/边缘场景	TE、Molex、立讯精密
背板连接器	ExaMAX、Paladin等	112G/224G每通道	112G PAM4	交换芯片与线卡间信号	Amphenol、Molex、意华股份

3.3 信号调理与交换芯片体系

芯片类型	功能	关键指标	全球主要供应商	国内厂商	国产化率
SerDes IP	112G/224G PAM4编解码IP核	SNR/DDJ/jitter容忍	Broadcom、Synopsys、Cadence	芯原股份、翰博半导体	<10%
PHY芯片	112G/224G PAM4物理层发收	功耗/信号均衡能力	Broadcom、Marvell、Credo	凌云志、天清智光	<15%
Retimer芯片	信号重定时+EQ均衡	112G/224G单通道功耗	Astera Labs、Broadcom、Parade	兰汐科技、含云半导体	<20%
Redriver芯片	信号均衡增益	56G/112G单通道	Texas Instruments、Diodes、ON Semi	圣邦股份、芯润科技	<30%
交换芯片	51.2T/102.4T数据中心交换	交换容量/功耗比	Broadcom、Marvell、NVIDIA	盛科通信、健科通信	<5%

四、产业链全景图

高速连接产业链从上游协议/IP到中游芯片、线缆、连接器制造，再到下游AI集群部署，涵盖10个关键环节。

产业层次	子环节	主要产品/服务	代表企业(国内)	代表企业(海外)	投资评价
上游	协议标准	NVLink、InfiniBand、PCIe、CXL、UE	华为HCCL、寒武LLM-Link	NVIDIA、PCI-SIG、CXL Consortium	标准话语权主要在海外
上游	SerDes IP	112G/224G PAM4 SerDes IP核	芯原股份、翰博半导体	Broadcom、Synopsys、Cadence	技术壁垒极高，国产才刚起步
上游	信号调理芯片	PHY、Retimer、Redriver	凌云志、兰汐科技	Broadcom、Astera Labs、Credo	替代空间大，但技术差距显著
中游	交换芯片	25.6T/51.2T/102.4T交换芯片	盛科通信、健科通信	Broadcom、Marvell、NVIDIA	国产替代最大短板之一
中游	连接器制造	QSFP-DD、OSFP连接器及组件	立讯精密、意华股份、鼎通科技	TE、Amphenol、Molex	国产优势环节，全球份额>40%
中游	线缆制造	DAC/AEC/AOC高速线缆组件	兆龙互连、江苏达胜、博创科技	Amphenol、Molex、美国云晟	国产在DAC/AEC领域快速追赶
中游	PCB/高速板卡	高速背板/柔性板/多层板	居老科技、民贋三山	臺邦、日本Ibiden	国产优势环节，高端产品待突破
下游	AI数据中心	GPU集群高速连接部署	阿里云、华为云、百度智脑	AWS、Azure、GCP	核心拉动力，900亿采购刚开始
下游	传统数据中心/电信	200G/400G连接部署	中国移动、中国电信	AT&T、Verizon	稳定需求，增速较慢
下游	HPC/科研计算	超算中心高速连接	中科院超算中心	美国能源部超算中心	稳定高端需求

五、全球市场规模

5.1 全球高速连接市场规模预测

年份	全球市场(亿元)	AI相关占比	同比增速	市场记忆
2022年	450	~15%	-	传统数据中心+电信主导
2023年	530	~22%	+18%	ChatGPT爆发，AI集群建设启动
2024年(E)	660	~32%	+25%	800G线缆/连接器需求爆发
2025年(E)	820	~42%	+24%	NVLink 5.0量产部署，IB网络扩容
2026年(E)	1000	~52%	+22%	GB200 NVL72等超大规模部署
2028年(E)	1300	~65%	+14%	AI连接成为全球第一大下游
2030年(E)	1500+	~75%	CAGR~13%	CPO、224G信号链路全面升级

5.2 中国高速连接市场

年份	中国市场(亿元)	全球占比	AI相关占比	主要驱动因素
2022年	120	27%	~10%	传统数据中心主导
2023年	160	30%	~20%	国产AI集群初期建设
2024年(E)	220	33%	~30%	国产GPU量产拉动连接需求
2025年(E)	300	37%	~42%	国产800G光模块量产拉动
2026年(E)	400	40%	~52%	国产AI芯片规模化部署
2030年(E)	650	43%	~70%	CAGR~17%，全球增速最快

5.3 高速连接市场细分结构

细分市场	2024年占比	2030年占比(E)	增长驱动力	竞争格局
DAC/AEC/AOC线缆	35%	30%	用量持续增长，价格逐年下降	国产竞争力强
高速连接器	20%	18%	接口升级拉动单价提升	Amphenol/TE主导，国产追赶
交换芯片	20%	25%	容量每2年翻倍，单价增长	Broadcom垄断>60%
信号调理芯片/SerDes	15%	17%	112G→224G升级周期	海外完全主导
协议许可/IP	10%	10%	稳定增长	NVIDIA、Intel等少数玩家

六、全球主要厂商

6.1 海外主要厂商

厂商	所在地	主要产品	技术定位	核心竞争优势	AI布局
NVIDIA(Mellanox)	美国/以色列	NVLink、InfiniBand、ConnectX网卡、Spectrum交换	全栈闭环解决方案领导者	GPU+连接深度绑定的护城河	高端AI集群市场>80%
Broadcom	美国	Tomahawk交换芯片、SerDes、PCIe Switch、PHY	交换芯片和SerDes全球绝对龙头	SerDes IP+交换+网络全栈	51.2T交换占捠>60%
Marvell	美国	DSP芯片、PHY、交换芯片	DSP和数据中心芯片第二大厂商	Inphi收购后高速连接强化	800G DSP核心供应商
Astera Labs	美国	Retimer芯片(PCIe/CXL)	PCIe Retimer全球领先	第一家PCIe 5.0 Retimer量产商	PCIe 6.0 Retimer布局
Credo	美国	高速PHY、SerDes、AEC解决方案	高速SerDes IP和AEC领先	112G SerDes+定制AEC方案	AEC线缆量产交付
Amphenol/TE/Molex	美国	连接器、线缆、背板	全球连接器和线缆巨头	规模+客户关系+全产品线	800G连接器主供应商

6.2 国内主要厂商

厂商	股票代码	主要产品	技术定位	AI业务进展	投资评级
兆龙互连	300913	DAC/AEC/AOC高速线缆	国内高速线缆领先者	800G DAC已量产，AEC产品布局中	★★★★★
立讯精密	002475	高速连接器、线缆组件	国内连接器制造龙头	800G连接器已量产交付	★★★★★
意华股份	300656	高速背板连接器、I/O连接器	国内背板连接器领先者	112G背板连接器已开发完成	★★★★★
鼎通科技	688668	高速连接器、精密模具	国内连接器制造新势力	800G连接器已获客户认证	★★★★☆
江苏达胜	300650	DAC/AOC线缆、连接器	国内线缆制造新势力	800G DAC/AOC已量产交付	★★★★☆
博创科技	002975	高速线缆、连接器、模具	消费电子+高速线缆双主业	800G线缆产品上量中	★★★☆☆
盛科通信	688702	交换芯片、PHY芯片	国产交换芯片新势力	25.6T交换已量产，51.2T研发中	★★★☆☆

七、国产替代进展

7.1 高速连接各环节国产化率

产业环节	国产化率(2024E)	国产化率(2027E)	主要短板	核心国产厂商
DAC/AEC线缆制造	~45%	~60%	高端AEC芯片依赖海外Retimer	兆龙互连、江苏达胜、博创科技
高速连接器制造	~40%	~55%	封装形态迭代快，跟随能力	立讯精密、意华股份、鼎通科技
背板连接器	~25%	~40%	112G信号完整性要求极高	意华股份、立讯精密
交换芯片	<5%	~15%	51.2T以上设计和7nm制程	盛科通信、健科通信
SerDes IP(112G+)	<10%	~20%	7nm以下工艺+设计经验	芯原股份、翰博半导体
Retimer芯片(112G)	<20%	~35%	功耗和信号调理能力	兰汐科技、含云半导体
PHY芯片(112G)	<15%	~30%	高端制程+设计经验	凌云志、天清智光

7.2 中国连接厂商与国际巨头对比

对比维度	兆龙互连	立讯精密	意华股份	Amphenol/TE	差距分析
800G产品状态	已量产交付	已量产交付	112G背板已开发完成	已量产交付	产品层面已基本跟上
主要客户	数据中心、云厂商	苹果、华为、数据中心	华为、中兴、数据中心	苹果、亚马逊、NVIDIA	国产在国际高端客户上仍在拓展
年营收(亿元)	~20	~32	~4	>100(Amphenol)	规模差距巨大，但增速更快
全产品线覆盖	DAC/AEC/AOC全线	连接器+线缆+模组	背板+板对板连接器	全场景全覆盖	国产产品线在快速丰富
自有芯片能力	正在建设	无	无	Amphenol无/TE无	芯片层均外采，差异化在制造

八、核心驱动因素

驱动因素一：AI集群规模指数级增长拉动连接节点爆发

GPU集群从数千卡增长到数万卡，连接节点从数万个增长到数十万个。单个节点的带宽从100GbE升级到800GbE、未来1.6TbE。带宽×节点数的成长乘数每年超过5倍，直接拉动连接设备采购金额爆发。

驱动因素二：信号速率从112G→224G PAM4升级拉动全产业链替换

224G PAM4信号对信道损耗和串扰的要求是112G的数倍，现有线缆、连接器、PCB、SerDes均需全面升级。每一代信号速率提升都拉动一轮产业链完整替换。

驱动因素三：交换网络从三层迈向两层平面化

AI集群网络架构从传统三层树形向两层Spine-Leaf平面化演进，交换节点数量大幅增加。同时东西向流量从传统3:1转向3:2甚至1:1，进一步增加连接需求。

驱动因素四：CXL内存共享与异构计算发展

CXL 3.0将实现CPU、GPU、FPGA、存储器之间的统一内存共享，这将大幅拉动CXL连接器、CXL Switch芯片、CXL内存池等新产品的采购。

驱动因素五：国产芯片和集群的自主可控需求

美国对华芯片出口管制加速了连接芯片和连接器的国产替代紧迫性。中国必须建立自主可控的连接芯片与连接器产业链，确保AI算力不受制于人。

九、投资机会与标的

9.1 投资时间维度分析

投资期限	首选标的	驱动逻辑	预期回报	风险提示
居考当前(2025)	兆龙互连、立讯精密、意华股份	800G连接器/线缆上量释放	中局期高弹性	订单依赖少数大客户
2025-2027年	兆龙互连、意华股份、盛科通信	1.6T连接+交换芯片国产化	中高位期弹性	技术路线验证风险
长期(2027+)	兆龙互连、意华股份、盛科通信	AI连接全面国产化	高截希	协议生态变化+技术替代

9.2 A股标的详解

兆龙互连(300913) ★★★★★ 首选标的

兆龙互连是国内高速线缆(DAC/AEC/AOC)领先厂商，800G DAC已大规模量产交付，AEC产品正在布局。随着800G上量和1.6T升级，公司作为线缆核心供应商直接受益。增速快、弹性大。

立讯精密(002475) ★★★★★ 首选标的

立讯精密是国内连接器制造的绝对龙头，客户涵盖苹果、华为、数据中心等。800G连接器已量产交付，公司规模优势显著，在“卖铲子”型企业中具有独特护城河。

意华股份(300656) ★★★★★ 首选标的

意华股份是国内背板连接器领先厂商，112G背板连接器已开发完成，在华为、中兴等客户处荣获订单。随着224G升级，背板连接器单价将大幅提升。

鼎通科技(688668) ★★★★☆ 积极成长标的

鼎通科技主要做高速连接器和精密模具，800G连接器已获客户认证。公司规模尚小，但在连接器制造领域具有独特技术优势，成长空间大。

江苏达胜(300650) ★★★★☆ 成长标的

江苏达胜主要做DAC/AOC线缆和连接器，800G产品已量产交付。随着800G上量，公司业绩弹性较大。

博创科技(002975) ★★★☆☆ 成长标的

博创科技涵盖高速线缆、连接器、模具等多个领域，800G线缆产品正在上量。公司业务多元，AI连接是新的增长极。

盛科通信(688702) ★★★☆☆ 交换芯片新势力

盛科通信是国产交换芯片领先厂商，25.6T交换芯片已量产，51.2T产品研发中。作为国产替代最核心的环节，交换芯片具有战略价值。

十、风险提示与产业展望

10.1 主要风险提示

·《NVIDIA封闭生态风险》：NVLink、InfiniBand、Spectrum交换等均为NVIDIA专有协议，随着NVIDIA在连接领域持续扩张，第三方连接厂商的渠道空间可能受到压缩。

·《技术路线转变风险》：CPO(共封装光学)技术可能在2027-2030年改变连接行业格局，传统可插拔连接器可能部分被合封方案替代。

·《交换芯片供应集中风险》：全球51.2T交换芯片近60%集中于Broadcom，若供应出现瓶颈将直接影响整个产业链。

·《协议标准竞争风险》：Ultra Ethernet Consortium、开放硬件运动等新标准可能改变连接行业竞争格局，中国在标准制定上的话语权有限。

·《产能过剩与价格战风险》：国产连接器/线缆产能在快速扩张，若需求增速放缓将导致价格战和利润率压缩。

·《贸易壁垒与供应链安全风险》：连接器、SerDes、交换芯片等核心元器件仍以海外供应为主，地缘政治风险可能影响供应。

10.2 中长期产业展望

2026-2030年，高速连接行业将呈现以下主要趋势：

1. AI集群将成为高速连接第一下游，预计2028年AI相关需求占比突破60%，到2030年达75%以上

2. 224G PAM4时代将拉动全产业链升级，2026年起将进入量产周期，带来新一轮替换需求

3. 连接器/线缆国产替代将加速，从SCA“制造厂商”迈向“方案商”，市场份额期到超30%

4. 交换芯片国产替代是利润率最高、壁垒最高的环节，预计2029年国产51.2T交换芯片实现规模化交付

5. CPO和合封光学将在2027-2030年逐步商用化，改变连接行业的产品形态和供应链结构

6. 投资建议：重点关注连接器制造龙头(立讯精密、意华股份)、高速线缆领先者(兆龙互连)、以及交换芯片新势力(盛科通信)