高速 DAC Cable 結構完整解析：Twinax、AWG、屏蔽與 Signal Integrity｜技術年份：2022

DAC（Direct Attach Copper）是資料中心、Server、Switch、NIC 與高速網路設備常見的短距離 Copper Interconnect。

表面看起來像是一條「較粗的高速線」，但實際上高速 DAC 的性能高度依賴內部結構。

典型設計會同時涉及：

**Twinax Differential Pair

• Conductor / AWG
• Insulation / Dielectric
• Pair Shield
• Overall Shield
• Jacket
• Connector Termination**

這些結構共同決定：

Differential Impedance、Insertion Loss、Return Loss、Crosstalk、Skew、EMI 與實際 Cable Reach。

Amphenol 與 Molex 的高速 Cable 產品均大量採用 Shielded Twinax Cable，並強調低 Loss、Crosstalk Control、Shielding 與精密製程對高速傳輸的重要性。

一條高速 DAC Cable 裡面有什麼？

實際結構會依 SFP、QSFP、QSFP-DD、OSFP、Data Rate 與不同廠商設計而異，不能認為所有 DAC 都具有完全相同的 Layer Stack。

但從高速訊號角度，可以用以下架構理解：

結構	主要作用	對 Signal Integrity 的影響
Copper Conductor	傳輸高速電氣訊號	影響 Conductor Loss
Twinax Differential Pair	形成平衡高速差分通道	影響 Impedance、Skew、Mode Conversion
Insulation / Dielectric	控制導體間電氣環境	影響 Impedance、Propagation、Loss
Pair Shield	降低 Differential Pair 間耦合	改善 Crosstalk、EMI
Drain / Ground Structure	建立 Shield Ground Path	影響 Shield Effectiveness
Overall Shield	抑制整條 Cable 的 EMI	降低外部干擾與輻射
Jacket	機械保護與線材整合	影響柔軟度、外徑、耐用性
Connector Termination	將 Twinax 連接至高速 Contact	容易形成 Impedance Discontinuity

真正的高速 DAC 因此不是：

Connector + 普通銅線

而是一個完整的：

Controlled-Impedance High-Speed Transmission Channel。

Twinax 為什麼適合高速 DAC？

Twinax，或 Twin-Axial Cable，核心是一組彼此具有固定幾何關係的兩條導體，用來形成 Balanced Differential Transmission Line。

Molex 的 Twinax Cable 公開產品即提供 85Ω、90Ω、100Ω 等不同 Impedance 設計，並以精密控制導體尺寸、Concentricity、Capacitance 與製程穩定度維持高速電氣性能。

Twinax 的主要價值包括：

• 維持穩定 Differential Geometry
• 控制 Characteristic Impedance
• 降低 Pair-to-Pair Crosstalk
• 改善高速 Cable 的 Loss Performance
• 搭配 Shielding 控制 EMI
• 適合短距離高速 PAM4／NRZ Electrical Link

因此在 DAC 內部，高速 Lane 通常不是「一條單芯線」，而是以一組 Differential Pair 作為一個高速訊號通道。

例如 QSFP 類架構可能同時具有多組高速 Tx／Rx Differential Pair，每一組都必須控制自己的：

Geometry + Impedance + Skew + Shielding

才能維持整體 Channel Performance。

AWG 越粗，高速性能就一定越好嗎？

不一定，但 AWG 是非常重要的設計因素。

AWG（American Wire Gauge）數字越小，通常代表導體越粗。

以高速 Copper Cable 而言，較粗導體通常有利於降低部分 Conductor Loss，因此可能有助於延伸 Passive Copper Reach。

但代價是：

較粗 AWG 的優點	較粗 AWG 的代價
較低 Conductor Loss	Cable Diameter 增加
有利於較長 Reach	重量增加
較高 Signal Margin	Flexibility 下降
可降低部分高頻衰減	Bend Radius 增大
適合較長高速銅纜	Rack Cable Management 更困難

Amphenol 公開的 DAC Cable 即可看到這種 Trade-off：部分較短連接可使用 30AWG，而較長 Copper Cable 則使用 26AWG High-Performance Cable。

目前高速 Twinax 也有更廣的尺寸選擇。Amphenol 的 High-Speed Bulk Cable 公開涵蓋約 26～32 AWG，並支援從較早高速世代一路到 112G、224G PAM4/Lane 等應用方向。

因此不能簡化成：

「AWG 越粗，DAC 就一定越好。」

真正的選型必須平衡：

**Loss

• Reach
• Cable Diameter
• Flexibility
• Connector Mechanical Load
• Cable Management**

為什麼高速 DAC 需要多層屏蔽？

高速 Differential Signal 本身具有一定的 Common-Mode Noise 抑制能力，但在數十甚至數百 Gb/s 的高速 Channel 中，仍需面對：

Pair-to-Pair Crosstalk
EMI
External Noise
Mode Conversion

因此高速 Twinax 通常會搭配不同程度的 Shielding。

可以簡單分成：

Pair-Level Shielding

每一組 Differential Pair 周圍進行屏蔽。

主要目的：

降低相鄰高速 Lane 之間的 Crosstalk。

Overall Shielding

在線材整體外圍增加 Shield Structure。

主要目的：

降低 Cable 對外輻射 EMI，同時提高對外部電磁干擾的抵抗能力。

Molex 的 224G 高速 Cable Solution 即明確將 Twinax Cable 與特殊 Shielding Structure 結合，以降低 Crosstalk、提升 Signal Integrity；Amphenol 的高速 Cable Solution 同樣將 Robust Shield Termination 與 Differential Pair Cable 視為高 Lane Rate 傳輸的重要設計。

但屏蔽也不是越多越好。

更多 Shield Material 通常意味著：

**Cable 更粗

• 更重
• 更硬
• 成本提高
• Termination 更複雜**

因此高速 DAC 是：

Electrical Performance 與 Mechanical Flexibility 的平衡設計。

Connector Termination 為什麼是 DAC 最關鍵的位置之一？

Cable 中間段可以透過穩定 Twinax Geometry 維持阻抗，但到了 Connector 端，結構會突然改變：

Twinax Pair
→ Shield Termination
→ Contact / Paddle Card
→ Connector Interface
→ Host PCB

這裡就是最容易形成：

Impedance Discontinuity

的位置之一。

Connector Termination 的：

• Wire Strip Length
• Pair Separation
• Ground Structure
• Shield Termination
• Contact Geometry
• PCB Launch
• Solder / Weld / Direct Attach Structure

都可能影響 Reflection、Return Loss 與 Crosstalk。

Amphenol 在 224G DAC Solution中特別強調 Direct Wire Attachment to Connector Contact 與 Robust Shield Termination，反映高速 Cable 的性能不能只由 Bulk Cable 決定，Connector Transition 同樣是核心。

因此一條使用優質 Twinax 的 Cable，如果 Connector Termination 不佳，整條 Assembly 的 Signal Integrity 仍可能被破壞。

DAC 結構怎麼影響 Signal Integrity？

DAC Cable 的主要設計元素與 SI 關係可以濃縮成下表：

Cable Design	主要 SI 影響
Conductor / AWG	Insertion Loss、Reach
Twinax Geometry	Differential Impedance、Balance
Dielectric Material	Loss、Propagation、Impedance
Pair Spacing	Impedance、Crosstalk
Pair Shield	Pair-to-Pair Crosstalk
Overall Shield	EMI、External Noise
Pair Length Matching	Intra-Pair / Inter-Pair Skew
Connector Termination	Return Loss、Reflection
Manufacturing Tolerance	Impedance Uniformity、Consistency

其中最重要的是：

高速 Cable 的每一個物理尺寸，最後都可能變成電氣參數。

這也是為什麼高速 Cable Manufacturing 需要控制：

• Conductor Geometry
• Insulation Extrusion
• Pair Spacing
• Shield Coverage
• Cable Tension
• Termination Length
• Connector Assembly

Molex 在 Twinax Cable 製程中即強調 Diameter、Concentricity、Capacitance 的 Inline Monitoring 與 Closed-Loop Manufacturing Control，以維持 Transmission Line 的一致性。

Passive DAC 為什麼不需要 Retimer？

Passive DAC 本身不使用 Retimer、DSP 或其他主動式 Signal Regeneration Electronics。

它主要依靠：

**Low-Loss Twinax

• Controlled Impedance
• Shielding
• Optimized Connector Transition**

把 Host SerDes 的訊號直接傳送到另一端設備。

因此 Passive DAC 的優點通常包括：

• Low Power
• Low Latency
• Simple Architecture
• Lower Cost
• High Reliability

但缺點是：

Reach 受到 Channel Loss 限制。

當 Data Rate 或 Cable Length 繼續增加，單靠被動 Copper Structure 可能無法維持足夠 Margin，就需要評估：

ACC
AEC
Retimer
AOC
Optical Transceiver

Molex 將 DAC 定位為 High-Speed Passive Cable Assembly；而 Active Cable 則屬另一種加入訊號處理能力的架構。

高速 DAC 選型不能只看 100G、200G、400G

同樣標示「100G DAC」或「200G DAC」，實際性能仍可能因：

• Lane Rate
• AWG
• Cable Length
• Twinax Construction
• Shielding
• Connector
• Equipment Equalization
• FEC
• Manufacturing Quality

不同而產生差異。

因此選型至少應確認：

選型項目	工程重點
Interface	SFP28、QSFP28、QSFP56、QSFP-DD 等
Lane Rate	每 Lane 真正要跑多少 Data Rate
Cable Length	不應只依總頻寬選擇
AWG	Loss 與 Mechanical Trade-off
Impedance	是否符合 Interface Requirement
Insertion / Return Loss	是否符合完整 Channel Budget
Crosstalk / Skew	多 Lane 高速 Channel 重要指標
Equipment Compatibility	Host SerDes、FEC、Port 必須匹配

SyncTronics 現有高速傳輸產品中，SFP28、QSFP28、QSFP56 等 Cable 的公開線材規格主要落在 26～30 AWG，並以 100Ω Characteristic Impedance 作為高速差分互連的重要電氣條件之一。

高速 DAC Cable 結構核心結論

如果只記住四件事：

第一，DAC 不是普通銅線加上高速 Connector，而是一條 Controlled-Impedance High-Speed Transmission Channel。

第二，Twinax 的 Geometry、Dielectric 與 Shielding 共同決定 Impedance、Loss、Crosstalk 與 Skew。

第三，AWG 越小通常導體越粗，有利於降低部分 Loss，但也會犧牲 Cable Diameter、Flexibility 與 Cable Management。

第四，Connector Termination 往往是高速 DAC 最容易產生 Impedance Discontinuity 的位置之一，因此 Cable 與 Connector 必須當成完整 Assembly 一起設計。

因此真正決定一條 DAC 高速性能的，不只是：

100G、200G 或 400G

標籤，而是：

**Twinax

• AWG
• Dielectric
• Shielding
• Connector Transition
• Manufacturing Tolerance
• Signal Integrity**

共同作用的結果。

隨著 Ethernet Electrical Interface 持續提高 Lane Rate，Cable Assembly 的 Loss、Crosstalk、Impedance 與 Channel Control 也會更加重要。IEEE 802.3ck-2022 即正式將基於 100Gb/s Signaling 的 100G、200G、400G Electrical Interfaces 納入標準，代表高速 Copper Channel 已進入更嚴格的 100G/Lane 世代。

SyncTronics 解决方案

高速 DAC Cable 的設計與選型需同時考慮 Interface、Lane Rate、Twinax Structure、AWG、Cable Length、Characteristic Impedance、Shielding、Connector Transition 與完整 Signal Integrity 條件。SyncTronics 可依 SFP28、QSFP28、QSFP56 及其他高速互連應用需求，協助進行 Cable Assembly 規格確認、線長評估、設備相容性與客製化高速互連方案評估。

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