Flyover Cable 是什麼?AI 伺服器為什麼用高速線材跨越 PCB?|技術年份:2022
Flyover Cable 是什麼?AI 伺服器為什麼用高速線材跨越 PCB?|技術年份:2022
隨著 AI Server 的 PCIe、SerDes、GPU 與 Network I/O 持續提高 Data Rate,高速訊號如果長距離都走在 PCB 上,會逐漸面臨:
**Insertion Loss
- Via Loss
- Crosstalk
- Impedance Discontinuity
- PCB Routing Density**
等問題。
Flyover Cable 的核心概念,就是:
讓高速訊號提早離開 PCB,改由低損耗高速 Cable 跨越較長距離,再於接近 ASIC、Connector、Backplane 或 I/O Port 的位置重新接回電路板。
Samtec 將其 Flyover® 技術描述為使用 Ultra-Low-Skew Twinax Cable 取代部分 Lossy PCB Routing,以提高 Signal Reach 與 Density;TE Connectivity 的 Internal Cabled Interconnect/Over-the-Board Solution 也採用類似概念,透過高速 Cable 避免部分長距離 PCB Channel。
需要特別說明:
Flyover 不是 PCIe、Ethernet、InfiniBand 或 NVLink 這類 Protocol,也不是一個通用 Connector Standard。
它比較接近一種:
High-Speed Physical Interconnect Architecture
而 Samtec 的 Flyover® 則是其特定品牌技術名稱。
Flyover Cable 和傳統 PCB 走線差在哪?
傳統架構可能是:
ASIC / GPU / NIC
→ PCB Trace
→ Via
→ More PCB Trace
→ I/O Connector
Flyover 架構則把其中一段改成:
ASIC / GPU / NIC
→ Short PCB Trace
→ Board-to-Cable Connector
→ Low-Loss Twinax Cable
→ I/O / Backplane / Destination
目的不是完全消滅 PCB,而是:
把最不適合長距離高速傳輸的 PCB 路段縮短。
|
比較項目 |
傳統 PCB Routing |
Flyover Cable |
|
高速傳輸媒介 |
PCB Trace |
Twinax/高速 Cable |
|
長距離 Channel Loss |
Data Rate提高後壓力增加 |
可降低部分長距離PCB損耗 |
|
Via / Layer Transition |
可能需要多次 |
可減少部分高速Transition |
|
Routing Density |
大量Lane占用PCB空間 |
可把部分Lane移到Cable |
|
Layout Flexibility |
受PCB Geometry限制 |
Cable Route較有彈性 |
|
Mechanical Complexity |
相對單純 |
增加Cable、Connector與Assembly |
|
適用方式 |
短距離高速路徑仍非常重要 |
適合需要跨越較長板內距離的高速Channel |
Samtec 對 Flyover 的原始設計說明就是將高速訊號從 PCB、Via 與其他可能增加 Loss 的結構移到 Low-Skew Twinax Cable 中。
為什麼高速訊號越來越怕長 PCB?
PCB 並不是「不能傳高速訊號」。
真正的問題是:
Data Rate 越高,同樣一段 PCB Trace 對 Channel Loss Budget 的影響越大。
高速訊號經過 PCB 時,Channel Performance 會受到:
- Dielectric Loss
- Conductor Loss
- Copper Roughness
- Via
- Connector Launch
- Trace Length
- Crosstalk
等因素影響。
PCIe 就能清楚看到這個趨勢。
PCIe 6.0 已提高到 64 GT/s,並導入 PAM4;PCI-SIG 在 2025 年發布的 PCIe 7.0 更進一步提高到 128 GT/s,並特別將 Channel Parameters 與 Reach 列為高速世代的重要設計課題。
因此問題並不是:
「PCB 已經不能用了。」
而是:
在有限 Signal Integrity Budget 下,工程師需要決定哪些距離適合 PCB,哪些高速路徑改用 Cable 更合理。
為什麼 Twinax 適合 Flyover?
高速 Copper Flyover 常使用:
Twinax Differential Cable
因為 Twinax 可以透過穩定的:
**Conductor Geometry
- Dielectric
- Shielding
- Pair Spacing**
控制 Differential Transmission Line。
相較長距離 PCB Routing,它可以提供另一種 Low-Loss、Low-Skew 的高速傳輸路徑。
Samtec 現行 Flyover 系統即以 Ultra-Low-Skew Twinax 為核心;更高階的 Si-Fly HD 已發展到 224Gbps PAM4 等級,並提供 Near-Chip、Backplane 與 Co-Packaged Copper 等架構。
因此 Flyover 的重點不是「線比較粗」。
真正重要的是:
**Low Loss
- Controlled Impedance
- Low Skew
- Shielding
- High-Speed Connector Transition**
Flyover Cable 通常放在哪裡?
Flyover 並沒有固定只能連接某兩個元件。
它的典型思考方式是:
哪一段高速 PCB Channel 太長、Loss 太高或 Routing 太困難,就評估是否值得改成 Cable。
可能的架構包括:
|
Flyover Path |
主要目的 |
|
ASIC → Front Panel I/O |
避免高速訊號長距離橫跨主板 |
|
NIC / DPU → OSFP / QSFP |
將Network Signal直接拉到I/O |
|
Switch ASIC → Pluggable Port |
提高Front Panel Port Density |
|
Chip → Backplane |
降低長距離Board Routing Loss |
|
Board → Board |
建立高速模組化互連 |
|
Near-Chip → Cable |
更早把高速訊號從Package附近導出 |
Samtec 目前的 Flyover 系列即涵蓋 Mid-Board、Backplane、Panel,以及 SFP/QSFP/OSFP Cable System。
所以在 AI Server 裡,不能簡化成:
「Flyover 就是 GPU 直接接 Cable。」
實際起點可能是:
GPU、NIC、Switch ASIC、PCIe Switch、Retimer
或其他高速元件,必須依 System Topology 決定。
Flyover 可以完全取代 Retimer 嗎?
不一定。
這是另一個很容易混淆的地方。
Flyover 與 Retimer 解決問題的方法不同:
|
技術 |
核心方式 |
|
Flyover Cable |
降低 Physical Channel Loss |
|
Redriver |
對既有訊號進行Conditioning |
|
Retimer |
Recover Clock/Data後重新產生訊號 |
|
AEC |
在完整Cable Assembly中加入主動訊號處理 |
|
Optical |
將Electrical Signal轉成Optical Transmission |
因此 Flyover 的思路是:
不要讓訊號先損失那麼多。
Retimer 的思路則是:
訊號已經經過一段 Channel,再重新恢復並送出。
部分低損耗 Cable Architecture 在特定距離與 Data Rate 下,可以降低對 Retimer 的需求;Samtec 也公開說明其部分 Flyover 系統可跨越相當距離而不需 CDR/Retimer。這屬於特定產品與 Channel 條件的能力,不能直接推論所有 Flyover Cable 都不需要 Retimer。
Flyover 和 AEC 是同一種東西嗎?
不是。
Flyover 描述的是:
Physical Routing Architecture
AEC(Active Electrical Cable)描述的是:
Cable Assembly 是否內建 Active Electronics。
所以理論上可以看到:
Passive Flyover Cable
也可以依系統需求出現:
Active/Retimed Cabled Architecture
兩者分類維度不同。
同樣地:
Flyover ≠ DAC
因為 DAC 通常描述的是設備 Port-to-Port 的 Direct Attach Copper Cable,而 Flyover 更常強調:
系統內部把高速訊號繞過部分 PCB。
Flyover Cable 的優點與代價
Flyover 並不是所有 AI Server 都必須使用。
|
優點 |
需要付出的代價 |
|
降低部分PCB Channel Loss |
增加Cable Assembly成本 |
|
延伸Passive Electrical Reach |
增加Connector Transition |
|
減少高速PCB Routing壓力 |
Cable需要Mechanical Retention |
|
提高Layout Flexibility |
需控制Bend Radius |
|
可改善Port/ASIC配置自由度 |
Assembly與維修流程更複雜 |
|
可避免部分昂貴Low-Loss PCB需求 |
Cable Routing也可能影響Airflow |
|
有利於模組化架構 |
SI驗證需涵蓋完整Cable Channel |
因此:
Flyover 不是 PCB 的全面替代品,而是高速 Channel Budget 不足時的重要 Architecture Option。
如果 ASIC 與 Connector 距離很短,而且 PCB Channel 已經可以滿足 SI Requirement,那麼直接走 PCB 往往更簡單。
真正值得使用 Flyover 的情境,是當:
**Trace Length
- Data Rate
- Lane Density
- Via Count
- PCB Material
- Mechanical Layout**
開始讓傳統 Routing 變得困難。
為什麼 Flyover 對 AI Server 特別重要?
AI Server 同時具有幾個特徵:
**GPU 數量增加
- PCIe Speed提高
- NIC Bandwidth提高
- Switch I/O增加
- Lane Count增加
- Power Density提高**
因此 PCB 不只要塞更多高速訊號,還必須處理:
Power Delivery
Memory
Control Signal
Cooling
Mechanical Structure
如果所有高速 Lane 都要求在 Motherboard 內長距離 Routing,PCB Layer、Loss、Via 與 Layout Complexity 都會增加。
這使得:
Near-Chip Cable
Flyover Cable
Cable Backplane
Co-Packaged Copper
逐漸成為高速系統設計的重要方向。
目前 Samtec 的高密度 Cable Architecture 已發展到 224Gbps PAM4 與 PCIe 7.0-capable Near-Chip Solution,顯示「讓訊號更早離開 PCB」的設計方向仍持續朝下一代 Data Rate 發展。
但也要注意:
不是所有新 AI Platform 都一定走 Cable-First Architecture。
系統廠仍會依 Reliability、Serviceability、Cost、Thermal、PCB Technology 與 Mechanical Design 選擇 PCB、Cable 或混合架構。
Flyover Cable 選型要看哪些條件?
不能只問:
「這條線支援多少 G?」
至少應確認:
|
選型項目 |
工程意義 |
|
Protocol / Application |
PCIe、Ethernet或其他高速Interconnect |
|
Data Rate / Lane |
真正的SerDes速度 |
|
Lane Count |
決定需要多少Differential Pair |
|
Impedance |
必須符合Target Channel |
|
Insertion Loss |
Cable本身仍有Loss |
|
Return Loss |
Connector Transition非常重要 |
|
Crosstalk |
高密度Cable/Connector的重要指標 |
|
Skew |
影響高速Differential Signal |
|
Cable Length |
決定Channel Margin |
|
Connector Location |
Near-Chip、Mid-Board、I/O或Backplane |
|
Bend Radius |
影響Mechanical Routing |
|
Retimer Requirement |
依完整Channel Budget判斷 |
|
Thermal / Airflow |
Cable位置不可阻礙關鍵風道 |
最終評估單位應該是:
Transmitter
→ PCB / Package
→ Connector
→ Cable
→ Connector
→ PCB
→ Receiver
完整 Channel。
而不是單獨測一條 Cable 就認定整個系統一定符合規格。
Flyover Cable 核心結論
如果只記住五件事:
第一,Flyover 的核心是把部分高速訊號從長距離 PCB Routing 移到低損耗 Cable。
第二,Flyover 不是 Protocol,也不是單一 Connector Standard,而是一種 High-Speed Physical Interconnect Architecture。
第三,Flyover 的主要價值是降低 Channel Loss、減少高速 PCB Routing 壓力並增加系統 Layout Flexibility。
第四,Flyover 不等於 Retimer、AEC 或 DAC;它們解決的是不同層次的問題。
第五,Flyover 並非所有 AI Server 都必要,是否採用必須依 Data Rate、Reach、SI Budget、Mechanical Layout、Thermal 與 Cost 一起評估。
因此真正的設計問題不是:
PCB vs Cable 哪一個比較好?
而是:
高速訊號在整條 Channel 的哪一段適合留在 PCB,哪一段應該轉到 Cable?
這正是 AI Server 進入更高 PCIe、SerDes 與 GPU I/O 世代後,Flyover Cable Architecture 越來越重要的原因。
SyncTronics 解决方案
AI Server 的 Flyover/Internal High-Speed Cable 設計需依 Protocol、Lane Rate、Lane Count、Cable Length、Connector Position、Characteristic Impedance、Insertion Loss、Return Loss、Crosstalk、Skew、Retimer 與完整 Signal Integrity Budget 進行評估。SyncTronics 可依 AI Server、GPU、Networking、PCIe 與 Data Center 專案需求,協助進行高速 Cable Assembly、Twinax、Connector 與客製化電子互連方案的規格確認及 NPI 評估。
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