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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