近期,英伟达与英特尔这两大半导体巨头宣布达成战略合作,这一强强联手的消息迅速在行业内引发广泛关注。
此次合作旨在深度融合人工智能加速计算与x86生态体系的优势,其战略核心聚焦于NVIDIA NVLink技术的架构级互联能力——这一曾经与PCIe标准形成竞争关系的高速互连方案,如今凭借英特尔的深度参与,获得了前所未有的产业权重与市场影响力。
相较于由英特尔主导超过二十年的PCIe标准,NVLink凭借数倍于前者的带宽提升与更低的延迟表现,在人工智能模型训练、超大规模高性能计算等应用场景中展现出压倒性的性能优势,这使得PCIe技术路线正面临前所未有的竞争压力。
更为值得玩味的是,作为PCIe标准的创始推动者,英特尔此次主动拥抱NVLink的举措具有深刻的象征意义。这种技术路径上的“自我革新”,如若能够按计划顺利推进,不仅意味着中央处理器与图形处理器之间的互连范式将发生根本性重构,更可能对长期依赖PCIe高速信号补偿需求的Retimer芯片产业链产生深远影响。(备注:本文的分析基于双方合作计划得以切实执行的假设前提,至于具体影响的程度与范围,我们未作定量评估,仅希望从技术变革的角度提供新的行业观察视角,内容仅供参考。)
在这场由NVLink所驱动的技术路线重构与替代浪潮中,恰如俗语所言“有人欢喜有人忧”——英伟达通过合作成功打通了其AI基础设施接入x86生态的通道,英特尔则凭借定制化产品拓展了在高端计算市场的疆界,双方无疑是最大的受益者;反观那些曾依托PCIe高速信号补偿需求而站稳脚跟的PCIe Retimer芯片厂商,却可能成为这场产业迭代中首当其冲的受影响方,直面市场空间被挤压的挑战。
要理解Retimer芯片,首先需要了解PCIe总线的基本原理。
众所周知,总线是计算机或服务器主板上不同硬件组件之间进行数据通信的“高速公路”,单位时间内的数据传输量被称为带宽,即每秒传输的比特数。总线性能直接决定了硬件间数据传输的速度,在服务器对计算性能、传输时延要求日益苛刻的背景下,计算机总线标准也在持续演进。
目前最主流的总线标准为PCIe协议(PCI-Express),由英特尔于2001年提出,用以取代旧的PCI、PCI-X和AGP等总线标准。PCIe协议近年来发展迅猛,其传输速率基本上保持了每3至4年翻倍的增长节奏,并始终保持着良好的向后兼容特性。
特别是在当今人工智能算力需求呈现爆发式增长的背景下,数据中心内部的高速数据传输正承受着巨大压力。这有力地推动了PCIe协议的快速迭代,从PCIe 3.0、4.0,一路演进至5.0、6.0时代,传输速率从8GT/s、16GT/s不断翻倍提升至32GT/s、64GT/s。
然而,随着通信速率代际提升,信号衰减问题日益凸显。在PCIe标准演进过程中,一方面应用需求的增长驱动着标准迭代与速率翻倍;另一方面,由于服务器的物理尺寸受限于工业标准并未显著扩大,导致整个信号链路的插入损耗从PCIe 3.0时代的22dB增加到了PCIe 4.0时代的28dB,并进一步攀升至PCIe 5.0时代的36dB。如何有效解决PCIe信号链路的插入损耗问题,延长PCIe信号的有效传输距离,成为业界亟待攻克的技术难题。
Retimer芯片的出现是PCIe技术发展到一定阶段的必然产物。在PCIe 4.0及更早的版本中,数据传输速率相对较低,对信号完整性的要求尚不严苛。但进入PCIe 5.0、PCIe 6.0时代后,数据传输速率跃升至32GT/s、64GT/s,信号衰减和抖动问题变得异常突出,插入损耗也随之大幅增加。
PCIe规范对插入损耗有严格的预算限制,例如,PCIe 6.0版本的插入损耗预算为32dB,这意味着在设计时必须确保信号在传输过程中的总损失不超过此阈值,以维持可接受的信号质量。
在此背景下,PCIe Retimer芯片成为解决高速信号衰减问题的主流技术方案。
Retimer芯片是一种混合信号模拟/数字芯片,其工作原理是利用内部的时钟数据恢复电路,对输入信号进行重新定时,以消除时钟偏移和抖动,并校正信号的相位与时间偏差。它可以有效延长接口的传输距离并显著提升信号质量。简而言之,PCIe Retimer芯片主要用于解决数据中心、服务器在通过PCIe协议进行高速、远距离数据传输时,遇到的信号时序错乱、损耗过大、完整性下降等问题。
Retimer芯片内部构成(图源:PCI-SIG官网)
与市场上其他技术解决方案相比,现阶段Retimer芯片方案在性能、标准化程度和生态系统支持等方面具备一定的综合优势。尤其值得注意的是,Retimer芯片能够灵活地在PCIe或CXL(Compute Express Link)模式之间切换,这使其更符合未来以CXL为代表的新型互连技术趋势。
这种功能特性,让Retimer芯片在通用服务器与AI服务器市场天然占据了高价值地位。
在通用服务器领域,随着云计算、大数据中心的持续扩张,以及PCIe 5.0及以上版本服务器渗透率的快速提升,每台服务器通常需要搭载2至4颗Retimer芯片(用于CPU与PCIe插槽、高速存储设备之间的连接),叠加边缘计算服务器的增长,其市场需求呈现指数级上升态势。
此外,随着AI浪潮的澎湃兴起,AI服务器已成为Retimer芯片最关键的新兴增量应用场景之一。
据了解,AI服务器内所需的PCIe Retimer芯片数量,与服务器所配置的GPU数量直接相关。这是因为GPU的通道数直接决定了PCIe链路的配置比例。
AI服务器通常需要多块GPU协同进行大规模并行运算,单台AI服务器常搭载4块、8块甚至更多GPU。GPU与CPU之间、以及GPU与GPU之间的PCIe链路不仅较长,还需同时传输海量的模型训练数据——Retimer芯片正是破解“多GPU互连信号瓶颈”的关键组件,能显著提升AI算力集群的协同工作效率。
目前,一台典型的配备8块GPU的主流AI服务器可能需要8颗甚至16颗PCIe 5.0 Retimer芯片。
由此可见,Retimer芯片在AI时代与服务器领域拥有极为广阔的市场前景。
在PCIe高速互连的黄金发展期,Retimer芯片市场形成了“双巨头引领、多方力量竞逐”的竞争格局。
当前全球市场主要由专业的服务器数模芯片厂商与传统模拟芯片巨头共同瓜分。其中,AsteraLabs与澜起科技之间的竞争尤为引人注目——前者凭借在PCIe 5.0领域的先发优势占据了全球主要市场份额,后者则以国产替代之势迅速崛起,二者共同主导着高端市场;谱瑞、IDT(已被瑞萨电子收购)依托长期的技术积累占据着传统优势阵地;而德州仪器、Microchip等巨头则以通用型产品覆盖中低端应用领域,共同构成了一个多层次、差异化的竞争生态。
回顾发展历程,不同厂商所选择的技术路径呈现出鲜明差异。
作为市场早期入局者,谱瑞凭借在PCIe 3.0/4.0时代的先发优势,其产品率先通过了英特尔、AMD等主流平台认证,成为众多服务器厂商的核心供应商。目前,谱瑞已形成覆盖PCIe 3.0至5.0的完整产品线,其芯片在传输速率和低延迟特性方面的表现,稳固了其在高端市场的地位。
IDT则依托其在定时芯片领域深厚的技术积淀,早期在兼容多代PCIe协议方面占据优势。被瑞萨收购后,其Retimer技术与瑞萨强大的模拟芯片能力深度融合,持续向PCIe 5.0/6.0等更前沿领域拓展。
美国厂商AsteraLabs凭借创新的“智能Retimer”概念打破了传统设计思路,其PCIe 4.0产品已于2024年实现量产,PCIe 5.0产品则通过管脚兼容设计降低了客户升级成本。该公司还联合大型云服务厂商建立了“云规模互操作性实验室”生态,从而快速占领了AI服务器市场,成为当前PCIe 4.0/5.0时代市场份额的引领者。
国内龙头企业澜起科技则展现出强劲的国产替代能力。从内存接口芯片领域成功跨界切入后,其PCIe 4.0 Retimer已实现稳定量产,PCIe 5.0产品自2024年起连续两个季度出货量翻倍增长,在手订单饱满。更值得一提的是,澜起科技于2025年初率先推出了支持PCIe 6.x/CXL 3.x的Retimer芯片并已送样,传输速率高达64GT/s,持续强化其技术壁垒。
传统模拟芯片巨头则采取差异化策略参与市场竞争。德州仪器凭借广泛的工业客户基础,提供适配多种场景的通用型Retimer芯片,虽然未专注于高端AI领域,但在中低速PCIe链路中仍具备竞争力;Microchip早在2020年便发布了支持PCIe 5.0与CXL 2.0的Retimer系列产品,其方案已成为英特尔平台参考设计的常用选择,在传统服务器市场占据一席之地。
在国产化替代与技术升级迭代的双重红利驱动下,这场围绕高速互连技术的市场竞争正迎来新的战略机遇期。
有行业预测数据显示,到2025年,全球PCIe Retimer芯片市场规模有望达到18亿美元。在此市场潜力吸引下,Retimer芯片一度被视为“PCIe高速化浪潮下的必选组件”,是半导体产业链中与AI算力扩张、服务器升级深度绑定的“黄金赛道”。
然而,由英伟达与英特尔联手掀起的这场技术革命,可能会给原本高速增长的PCIe Retimer市场带来一些微妙的变数。
当英伟达以50亿美元战略入股英特尔,并对外开放其NVLink技术生态时,这位PCIe标准的长期挑战者终于获得了撬动整个产业格局的关键支点——而英特尔作为PCIe协议的奠基者选择“战略转向”,更让这场技术冲击具备了颠覆传统技术阵营的深层力量。
首先是技术代差带来的碾压效应。据了解,第五代NVLink技术已实现高达1.8TB/s的总带宽,是PCIe Gen5的14倍以上,并且凭借芯片级集成设计将信号传输损耗降至最低。这种原生高性能优势直接削弱了PCIe Retimer芯片在信号补偿方面的价值。例如,在英伟达的GB200 NVL72机架系统中,576个GPU通过NVLink形成了超过1PB/s的全域带宽,无需任何外部信号补偿芯片即可实现稳定互连;而在传统PCIe方案中,一台8 GPU的AI服务器可能需要配置8至16颗PCIe 5.0 Retimer芯片才能避免信号失真。
NVLink为x86架构提供了比传统PCIe更高带宽、更低延迟的互联能力,这可能会深刻改变数据中心内部的计算架构和数据流动模式。
当英伟达首席执行官黄仁勋在发布会上强调“要将最好的CPU和最好的GPU通过NVLink紧密结合”时,实质上已宣告了高速互连领域依赖外部芯片进行“信号补偿时代”可能走向终结。
更为关键的是,英伟达GPU在AI时代占据着绝对的统治地位,其在独立显卡市场的份额高达92%,PC用GPU份额也提升至24%,而AI训练场景几乎完全依赖其芯片生态。在数据中心领域,定制化集成NVLink的x86 CPU将逐步替代通用的PCIe接口方案;在个人计算领域,英特尔集成RTX GPU芯粒的SoC设计也将减少对独立PCIe显卡的依赖。
另一方面,Retimer芯片的核心作用在于“信号再生与放大”。当PCIe信号在长距离传输中发生衰减时,Retimer芯片会接收、重构并重新发送信号,以确保数据的完整性。当服务器采用模块化设计,CPU和GPU分散在不同板卡上时,长距离的信号传输就必须依赖Retimer。反之,如果CPU和GPU被集成在同一块大型主板上,信号链路较短,则对Retimer芯片的需求就会相应减少。
总之,当越来越多的开发者开始围绕NVLink优化其软件栈,当大型云服务商开始批量部署基于NVLink的算力集群时,PCIe Retimer芯片的传统生存空间可能被系统性挤压。
此外,生态系统迁移引发的连锁反应可能更具破坏性。英特尔将为英伟达定制x86 CPU,这些芯片将直接集成NVLink接口并进入AI基础设施平台——这意味着相当一部分原本基于PCIe架构的服务器市场可能转向NVLink架构。
此前,要将一个私有互连协议推动成为行业标准,以对抗开放的PCIe联盟,仅凭英伟达一家公司虽然成效显著,但终归势单力薄。而在这盘产业大棋中,英特尔的立场正是那个最关键、也最微妙的变量。一旦英特尔的服务器CPU开始原生支持NVLink,整个服务器生态系统将被迫跟进适配,这将极大加速NVLink技术的普及,甚至可能形成新的事实上的行业标准。
如果这套合作方案最终成功落地并跑通,不难预见,未来的AI服务器设计、主板布局、芯片接口都将围绕NVLink展开。任何希望接入这个高性能计算生态的芯片(无论是CPU还是其他AI加速芯片),都可能必须兼容NVLink Fusion协议。这将形成一种强大的生态捆绑效应,将整个产业链从主板制造商、服务器厂商到最终用户,都更紧密地整合在英伟达主导的技术生态圈内。而一旦掌握了互连协议的主导权,英伟达便可以通过技术授权、生态认证等方式,从每一个接入其生态的硬件中获取持续收益,有望成为数据中心时代的“核心协议制定者”。
表面看来,“英伟达入股英特尔”的动作似乎是GPU霸主向CPU巨头的战略示好或业务渗透,意图补全其在通用计算领域的版图。但这不仅仅是一次简单的财务投资,更是一场意图重塑未来数据中心底层互连协议、构建除CUDA软件生态之外第二道“硬件护城河”的深远布局,其核心是对NVLink互联协议生态的超前战略卡位。
这场冲击的本质,是产业技术标准从“开放通用、广泛兼容”向“垂直整合、深度优化”的范式转移——当CPU与GPU的顶级领导厂商开始直接定义硬件间的互连协议时,第三方Retimer芯片作为通用补偿方案的价值自然可能大幅缩水,市场格局的重构或许已初现端倪。
换个视角思考,英伟达与英特尔的合作在战略协同层面也具备显著优势:面对共同的竞争挑战(例如ARM架构在服务器市场的持续侵蚀、AMD在CPU和GPU领域的双线进攻),英特尔与英伟达可以形成强大的“CPU+GPU/高速互连”战略联盟,共同定义下一代高性能计算平台的底层架构。
综合来看,当英伟达携NVLink技术战略入股英特尔,并以“协议定义生态护城河”的战略高度撬动高性能计算的架构格局时,PCIe Retimer市场确实可能告别过去“高速增长无虞”的黄金时代——这场由两大芯片巨头联手掀起的互连技术革命,可能会在短期内对依托PCIe链路生态发展起来的Retimer芯片产业构成一定影响。
但这仅仅是一种基于技术演变趋势的初步观察。因为在很多行业分析人士看来,PCIe Retimer芯片的市场空间,仍然深植于诸多无法被NVLink完全覆盖或替代的应用场景之中——例如,在长距离传输与复杂拓扑的网络环境中,GPU服务器的机头与机尾之间、GPU与高速交换机之间的铜缆连接,仍需依靠Retimer芯片以其自适应均衡能力来抵消信号衰减;在非GPU设备互联领域,如高速SSD、智能网卡与CPU之间的高速链路,尤其是在复杂布线场景下,Retimer仍是保障数据“零丢包”传输的关键组件;更不用说在采用OAM(OCP Accelerator Module)架构的服务器中,其通用基板设计天然依赖Retimer芯片来维持高速信号的完整性。
这种在特定场景下的技术不可替代性,使得PCIe Retimer芯片的市场底色依然坚实,它仍然是AI时代庞大算力网络中“一块不可或缺的重要拼图”。其未来发展,将更取决于在NVLink等新兴技术生态与传统PCIe/CXL生态长期并存、互补的产业格局中,如何持续创新、挖掘并巩固自身的差异化价值。
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