随着AI运算需求爆炸性成长,资料中心对传输需求也呈现指数级提升,传统的连连技术也面临新的瓶颈。在CTIMES主办、思渤科技赞助的「串联AI传输最後一哩」的东西讲座中,业界专家便针对PCIe演进下的讯号完整性(SI)、共同封装光学(CPO)伺服器架构,以及热电耦合模拟自动化等三大核心议题进行深度解析。
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PCIe 6.0/7.0演进:PAM4调变下的讯号完整性考验
思渤科技CAE资深技术??理陈冠忠指出,AI训练对频宽的需求推动了PCIe介面每世代翻倍的演进速度。从PCIe 6.0开始导入PAM4调变技术,虽然在相同奈奎斯特频率(Nyquist Frequency)下实现了双倍频宽,但其四电平讯号导致眼图高度大幅降低,讯噪比(SNR)惩罚较传统NRZ增加了约9.6dB。
进入PCIe 7.0世代,资料速率将攀升至128 GT/s,奈奎斯特频率高达32 GHz,设计馀裕更加有限。他强调,为了克服严峻的通道损耗,工程师必须仰赖重定时器(Retimer)来再生讯号,并导入高阶模拟工具如Ansys SIwave与HFSS进行「模拟驱动设计」,以确保PCB叠构、打孔(Via)及封装设计符合合规性要求。
CPO与矽光子技术:解决铜线物理极限与能源危机
翔宇科技(Eagletek)业务开发经理吴墉涵则从系统架构的角度解析,目前现代 GPU系统机柜功耗已突破100kW,能源与散热成为设计核心瓶颈。他以OpenAI 位於德州的Stargate资料中心为例,预测未来园区总电力需求将达1.2 GW,显见传统铜线互连已难以支撑庞大的流量与电力需求。
因此共同封装光学(CPO)技术就被视为突破囗,透过将光学元件嵌入XPU封装内,能显着缩短传输距离,减少功耗与延迟。然而,从「电」转向「光」也带来了量测模式的剧变。他表示,光纤端面的污染仍是光通讯问题的首要原因,业界需透过VIAVI等先进量测方案,针对矽光子晶片进行晶圆级(Wafer Level)测试,并严格执行光纤端面的监视与清洁,以维持系统稳定性。
热电耦合模拟:确保高功耗系统的可靠度
针对高功耗带来的热管理难题,思渤科技CAE资深工程师骆建宏提出了「热电耦合」的关键挑战。在高频高速运作下,电子元件产生的热量不仅会损害硬体,还会改变材料的介电系数与电阻值,进而引发讯号失真或电源不稳定。
而透过Ansys Icepak模拟工作流,设计团队可以在早期阶段识别热点并优化风扇设计。骆建宏更展示了如何利用PyAEDT进行模拟自动化,整合电磁、热学、机械应力等多物理量分析,并结合Sherlock软体进行寿命预测。这种全方位的模拟流程能有效降低硬体迭代成本,确保AI伺服器在极限负载下的长期可靠度。