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超节点正交架构:英伟达死守的正交背板架构,为何没人敢抄?

超节点正交架构:英伟达死守的正交背板架构,为何没人敢抄? AI人工智能行业动态
2026-06-06
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导读:在之前的文章国内外下一代GPU整机柜,选择正交架构中提过,英伟达的上一代超节点产品NVL72采用了Cable

在之前的文章国内外下一代GPU整机柜,选择正交架构中提过,英伟达的上一代超节点产品NVL72采用了Cable Tray线缆桥架架构。

这套方案曾一度成为行业参考样板,业内众多友商摸着英伟达过河,也推出了一些Cable Tray架构的产品,最终却集体陷入技术泥潭,被这套架构带进沟里。

Cable Tray架构最大的致命短板,集中在生产直通率低、一次上架率差、运维难度极高三大问题上,让产业链上下游厂商、代工工厂、机房运维团队全线承压、苦不堪言。

拿NVL72举例,其机柜后面的那一排Cable Tray总共包含 5184 组差分对承载着NVLink高速互联信号。

NVL72在富士康等OEM厂商生产良率长期低迷,整机交付后在机房运维困难,可靠性差,在实际部署中容易因线缆松动、损坏导致故障。属于典型“量产难、运维难、稳定性差”的架构。

之前一度传言NVL72在OEM厂商的直通率不足50%,即使工厂完成整柜测试,到客户机房后的首次开机成功率也不足50%。极端偏低的良率与上架率,严重制约了产品产能爬坡节奏,也直接阻碍了其在终端市场的规模化落地。

除此之外,Cable Tray架构的后期维护成本极高:一旦出现线缆故障、计算节点故障需要排查更换,整套流程极其繁琐,一次维护耗时长达4-5小时,严重影响系统的维护效率。

正是Cable Tray架构暴露的一系列问题,让正交架构逐渐受到各个厂商的关注,成为新一代AI超节点的主流技术路线。

英伟达最新发布的第三代MGX架构,更是直接做成了无水管、无风扇、无电缆的三无架构,将模块化做到了极致,对生产和运维极度的友好。英伟达的Rubin GPU算力提升5倍,更震撼的是那个三无架构

目前已发布的正交架构超节点产品中,整体分为两大技术路线:带背板的正交架构、无背板的正交直连架构。二者技术特性、优缺点、落地难度差异显著。

01

正交背板架构:性能极致,成本高昂

正交背板架构带一块中置PCB背板,前侧的计算节点和后部的交换节点通过高密连接器与中置背板相连。

因为这块中置背板的存在,正交背板架构相比正交直连架构,可以实现更灵活的拓扑互联。如NVL576通过中置背板实现ALL-to-ALL互联,而正交直连架构的拓扑实现则相对受限。

但也是因为这块中置背板的存在,直接带来三大无法规避的结构性缺陷:

散热风道割裂:中置背板直接将机箱内的风道隔断,整机风道设计困难,高功耗风冷场景下整机热堆积问题突出,散热压力极大。

信号完整性问题:高速信号需要经过背板板材、多层过孔、高密度连接器多重传输链路,信号衰减、串扰问题明显,对SI设计提出极致严苛的挑战。

硬件成本过高:为了弥补信号损耗缺陷,厂商必须选用高阶高频板材,加上这个架构需要使用更多的高密连接器,使得物料成本、制造成本要远高于无背板正交直连架构。

正因为正交背板架构的一系列问题,行业主流厂商已基本放弃正交背板架构,无中板正交直连架构成为行业共识。

02

正交直连架构:行业主流,工程门槛高

正交直连架构取消了中置背板,让前面的计算节点与后面的交换节点直接通过高密连接器互联,彻底解决正交背板架构的散热、信号、成本痛点。

但该方案并非“降本简单方案”,反而工程落地门槛极高:失去中置背板的统一定位基准后,机箱结构公差、单板装配公差、连接器对位公差都需要做到微米级精度整机公差链超长:机箱壳体→交换板→连接器→计算板多层叠加公差,大批量装配极易出现插不到位、连接器虚意环节公差超标,都会导致连接器对插错位、接触不良、信号中断。

这套方案不仅考验芯片架构、硬件设计能力,更深度依赖供应链精度、工厂组装工艺、整机工程调试经验,中小厂商基本不具备落地能力。

凭借对散热、信号完整性、成本控制的极致友好,无背板正交架构已锁定下一代超节点的主流地位。

03

英伟达NVL576:正交背板架构的行业独苗

目前全球已发布的新一代超节点中,仅有英伟达NVL576坚持采用中置正交背板方案。

原因在前文中也已说明,要实现全域全交叉All-to-All互联,这看起来是除Cable Tray以外的唯一方案。

英伟达选择这个方案的代价也是有目共睹的,一块中置背板大约1500美元,一个机柜需要18块,共计2.7万美元。这块中置背板也是让胜宏等PCB厂商股价高涨的一大原因。摩根士丹利报告:Ru­b­in(VR200)机架物料清单详细拆解

英伟达搞这个架构并非一帆风顺,这块中置背板面积将近1㎡,叠层达到了78层,采用了顶级M9板材,由3块独立的26层单板叠加压合而成。

整块板子采用了三段式激光对位叠压技术将层间定位误差控制在小于±20μm;使用超深径比微钻+全尺寸精密背钻技术去除引脚残桩,消除高频信号 Stub 反射,整机背板钻孔超12万颗;7阶任意层HDI 微孔互连技术实现在有限板面积实现纵向多层 NVLink 走线堆叠。

极致的工艺堆叠,也带来了极致的量产难题。NVL576原计划在2026 年底小批量试样、2027 上半年规模量产。

但这块中置背板在2025年Q4的首轮送样中良率不足35%,远低于量产需要的70%门槛。同时PCB的原材料M9覆铜板量产也从原定2026Q1推迟至2026下半年才小批量供货,直接卡住正交背板产能。

研发与量产的双重困境,也让行业传出英伟达或将放弃背板方案、回归改良版Cable Tray架构的传闻。

有意思的是,常规正交架构定义为前后节点90度垂直排布,而NVL576前后两种节点都是纵向排列的。如果说正交是前后节点按照90°排布。那这是不是不应该归类到正交架构中?

说完英伟达正交背板架构,回过头看下当前国内主流厂商无背板正交架构的产品。

04

华为Atlas950/960 SuperPoD

华为推出的第一代超节点产品CloudMatrix384从商业上来说是非常成功的,不但进入了信创市场,同时得到了互联网客户的青睐。

但正如之前的文章所说,华为通过16个机柜实现384颗NPU算力芯片的集成,这并非是一款从零开始的产品,而是华为基于存量硬件整合迭代的产品。华为发布基于910C的超节点服务器产品CloudMatrix 384

华为第一代原生的超节点产品,应该是Atlas950/960 SuperPoD。

Atlas 950超节点单机柜集成64颗NPU,相比CM384单个计算柜32颗NPU,密度提升了一倍。

Atlas 950前部的计算节点与后部的灵衢总线板通过通过正交方式直接互联。

对于在通信设备领域有深厚底蕴的华为来说,搞这种正交架构实属有点降维打击了。毕竟华为在通信领域对这种架构有深厚的技术积累。

05

中科曙光scaleX640/scaleX40

曙光是国内最早布局正交架构服务器的厂商,技术迭代速度领跑行业。

当其他友商还在努力打磨第一代正交架构超节点的时候,曙光在2025年发布的scaleX640已经迭代到第三代了。

该产品单柜集成640颗海光DCU,是目前行业内算力密度最高的超节点产品。

这款产品的设计思路明显有别于传统服务器厂商,采用两相浸没式液冷散热,差异化优势极强。无论从设计思路还是技术路线,都独树一帜。中科曙光发布640卡超节点scaleX640

基于scaleX640实现的万卡集群scaleX也已经实现商用落地。超算集群落地能力行业领先。

scaleX640算力密度大,但超高密度液冷架构也存在短板:部署成本高、机房改造门槛高,仅适配超算、国家级算力中心等高端场景,通用市场适配性有限,目标客户少。

显然曙光也意识到了这个问题,针对大众算力需求,在2026年推出了轻量化机型scaleX40。更低成本,也更易部署。

scaleX40延续了成熟的正交架构:每个节点集成4颗DCU,在16U空间内集成40颗DCU,实现了单个19寸标准柜集成80颗DCU的密度。

scaleX40是一款更适合当前绝大多数客户业务模型的产品,相比scaleX640,更小的规模和更低的使用成本满足更多客户的需求,是曙光当前在通用算力市场的主推产品。

06

阿里磐久AL128

阿里磐久AL128超节点作为后起之秀,走出了一条有自己技术特色的路线,磐久AL128解耦了CPU节点和GPU节点,并首创了非对称双宽柜设计。

机柜右侧为19英寸标准机柜,部署16个CPU节点,每个节点包含2颗CPU;机柜左侧为定制GPU柜,搭载32个GPU节点,每个节点包含4颗平头哥的PPU芯片,整机合计集成128颗PPU芯片。

CPU节点和GPU节点通过线缆互联,GPU节点之间则通过ALink Switch节点通过正交形式实现互联。

这里需要注意的是,Alink Swtich节点实现的是16个GPU节点的互联,也就是scale-up实现的是64卡互联。

整机128卡由两组独立64卡正交单元组成,两组单元之间依靠scale-out网络完成互联,架构设计贴合互联网分布式算力业务场景。

07

中兴Nebula X32/X64

中兴今年也发布了基于正交架构的超节点产品Nebula X32/X64。不过据了解中兴超节点产品的源头是百度。

百度在规划自己的超节点的时候,制定了两种技术路线,正交架构交给了中兴,Cable Tray架构交给了新华三,两家分别通过两种技术路线实现各自的超节点产品。

但显然百度不可能以一家的财力同时做两种技术路线截然不同的超节点产品,而是选择了与服务器厂商共有知识产权的模式分摊成本。

不过以上信息来源于路边社,说的不对的欢迎在评论区指正。

中兴超节点分为Nebula X32和Nebula X64两个型号。从命名中也可以看出两个产品的规格分别支持32颗GPU和64颗GPU。两个型号区在于配置的算力节点与交换节点数量不同。

Nebula X32单机柜配置8个计算节点,4个交换节点;Nebula X64单机柜配置16个计算节点,8个交换节点,计算节点和交换节点通过正交形式实现互联。

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结语

从列出的几家公司产品介绍中可以看出,现在的超节点架构正呈现出百花齐放、路线分化、各有侧重的格局。

英伟达坚守高难度、高成本的正交背板架构,主打对硬件性能的极致压榨;国内华为、曙光、阿里、中兴等厂商,立足产业落地需求,深耕高可用、易量产、低成本的无背板正交架构,并根据自身技术积淀形成密度、散热、组网的差异化创新。

每家都有自己的设计思路与技术创新,没有拘泥于某一种固定的产品设计套路。

当下AI超节点尚未形成绝对统一的标准,多样化的技术探索,也将持续推动国内算力硬件架构快速迭代、加速国产算力产业链成熟。

//文末附上华为昇腾、中兴、新华三超节点白皮书,有需要的可直接私信回复“超节点”获取下载链接

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