AI服务器如何互连？高速信号完整性解决方案与Retimer芯片选型指南

当AI训练集群的规模不断扩大，信号完整性问题已经成为制约算力提升的隐形瓶颈。在PCIe 5.0时代，32GT/s的高速信号在传输过程中会出现严重的衰减和失真，导致系统性能下降甚至不稳定。澜起科技量产的PCIe 5.0/CXL 2.0 Retimer芯片，以其32GT/s的超高传输速率和低于5ns的超低传输时延，为AI服务器提供了可靠的高速互连解决方案。那么，Retimer芯片如何解决信号完整性问题？又在AI服务器中扮演什么关键角色？

一、高速互连的挑战：为什么需要Retimer？

随着PCIe标准从4.0升级到5.0，数据传输速率从16GT/s提升到32GT/s，信号完整性面临着前所未有的挑战。信号衰减、时序偏差和串扰干扰成为高速传输的主要瓶颈。

在PCIe 5.0系统中，信号在PCB走线和电缆中传输时会产生显著衰减，特别是在长距离传输场景下。这种衰减会导致接收端无法正确识别信号，从而产生误码。传统的重定时器无法完全解决这些问题，而Retimer芯片通过时钟数据恢复和信号重塑技术，能够有效补偿信号损耗。

Retimer与Redriver的*大区别在于处理方式。Redriver只是简单放大信号，同时放大了噪声；而Retimer通过完全重建信号，消除累积的抖动和噪声，提供纯净的输出信号。这种区别在32GT/s的高速传输中尤为关键。

二、澜起Retimer的技术突破：性能与功能的平衡

澜起科技的PCIe 5.0/CXL 2.0 Retimer芯片采用了多项创新技术，在性能和功能之间实现了优异平衡。

超低传输时延是首要亮点。该芯片支持低于5ns的超低传输时延，这在业界处于**水平。低时延对于AI训练和推理场景至关重要，能够减少数据处理流水线的等待时间，提高整体计算效率。

高速传输能力令人印象深刻。32GT/s的传输速率相比PCIe 4.0提升了一倍，为数据密集型应用提供了充足的带宽。这种高速接口能够满足GPU之间、GPU与存储之间的大数据量传输需求。

高级功能集成提升了系统灵活性。芯片支持SRIS（Separate Refclk Independent Spread Spectrum）和Retimer级联功能，能够适应复杂的系统拓扑结构。这些功能使得单个Retimer芯片能够支持更长的传输距离和更复杂的连接配置。

兼容性与互操作性经过充分验证。澜起科技与CPU、交换芯片、固态硬盘、GPU及网卡等领域的主要合作伙伴完成了严苛的互操作测试，确保芯片在各种系统环境中都能稳定工作。

三、AI服务器应用：解决实际部署难题

在AI服务器领域，Retimer芯片正在发挥越来越重要的作用，解决实际部署中的各种挑战。

GPU集群互联是核心应用场景。大型AI训练集群通常需要连接多个GPU，形成复杂的计算网络。Retimer芯片能够确保GPU间通信的信号完整性，保证分布式训练任务的稳定进行。

存储扩展连接同样重要。AI训练需要处理海量数据，高速存储系统必不可少。Retimer芯片能够实现服务器与NVMe存储阵列的远距离可靠连接，提供稳定的数据供给通道。

机架级互联需求日益增长。随着AI集群规模扩大，跨机架的设备互联成为常态。Retimer芯片支持长距离传输，能够连接不同机架中的计算和存储设备，构建统一的计算资源池。

散热与功耗优化也不容忽视。澜起科技的Retimer芯片采用先进的功耗管理技术，在提供高性能的同时控制功耗水平，有助于降低AI服务器的总体能耗和散热需求。

四、选型指南：如何选择适合的Retimer芯片

选择适合的Retimer芯片需要考虑多个因素，以下是一些关键考量点：

传输速率要求：根据系统需求选择支持PCIe 5.0（32GT/s）或更高标准的芯片。对于AI训练等高性能场景，建议选择支持PCIe 5.0及以上的产品。

通道数量配置：澜起科技提供16通道的Retimer芯片（型号M88RT51632），能够满足大多数服务器的需求。需要根据实际连接设备数量确定所需的通道数。

时延性能指标：对于延迟敏感的应用，需要关注芯片的传输时延参数。澜起芯片低于5ns的时延表现适合高性能计算场景。

功耗与散热：评估芯片的功耗水平是否在系统散热能力范围内。高密度部署时需要特别注意散热设计。

兼容性认证：选择已经通过主流CPU、GPU和设备厂商互操作测试的产品，确保系统集成顺利。

软件与管理功能：考虑芯片是否提供完善的软件支持和管理功能，如链路监控、故障诊断等辅助功能。

五、实施部署：**实践与注意事项

成功部署Retimer芯片需要遵循一些**实践：

PCB布局优化：在PCB设计阶段就需要考虑Retimer的布局，尽量缩短与连接器件的距离，减少中间环节的信号损耗。

散热设计考虑：虽然Retimer芯片功耗相对较低，但在高密度部署时仍需考虑散热措施，确保芯片工作在适宜温度范围内。

信号完整性测试：在系统集成后需要进行全面的信号完整性测试，包括眼图测试、抖动分析等，确保信号质量满足要求。

固件与驱动更新：保持Retimer芯片固件和相关驱动程序的*新版本，以获得**性能和兼容性。

监控与维护：利用芯片提供的遥测功能，实时监控链路状态，及时发现和预防潜在问题。

六、未来展望：Retimer技术的发展趋势

Retimer技术仍在快速发展中，几个重要趋势值得关注：

速率持续提升：澜起科技已经开始研发PCIe 6.0 Retimer芯片，支持64GT/s的传输速率，为未来系统升级做好准备。

集成度提高：未来的Retimer芯片可能会集成更多功能，如交换能力、智能路由等，提供更完整的解决方案。

CXL支持增强：随着CXL技术的普及，Retimer芯片将提供更好的CXL协议支持，促进内存池化和共享技术的发展。

能效优化：通过制程改进和架构优化，Retimer芯片的能效将进一步提升，支持更绿色低碳的数据中心建设。

标准化与生态完善：随着Retimer技术的成熟，相关标准和生态系统将更加完善，降低系统集成难度。

个人观点：

Retimer芯片从"可选配件"正在变为"必要组件"，这反映了高速互连技术在AI时代的重要性。随着数据传输速率不断提升，信号完整性问题只会越来越突出，Retimer的价值将更加凸显。

澜起科技在Retimer领域的技术突破，不仅体现了中国在高速互连芯片方面的设计能力，更重要的是为国内AI产业发展提供了关键的基础元件保障。在全球AI竞赛中，这种底层技术的自主可控具有战略意义。

值得注意的是，Retimer技术正在与CXL、PCIe等标准协同演进，共同推动计算架构的变革。未来我们可能会看到更多集成多种功能的Retimer+解决方案，进一步简化系统设计，提升性能效率。

**数据视角：

根据澜起科技公布的数据，其PCIe Retimer芯片在2024年收入达到4.22亿元，同比增长700%，这充分反映了市场对这类产品需求的爆发式增长。

更令人印象深刻的是，澜起已经开始向客户送样PCIe 6.x/CXL 3.x Retimer芯片，支持64GT/s的传输速率，这表明中国企业在高速互连技术方面已经进入全球**梯队。