半导体行业深度报告：AI互连系列报告（二）：围绕CPU-外设及GPU-GPU两条主线探索当前超节点的柜内互连

半导体 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 21 半导体 2026 年 10 月 15 日 投资评级：看好（维持） 行业走势图 数据来源：聚源 《以台积电发展史为镜，看本土晶圆代工行业的战略机遇—行业深度报告》-2026.3.23 《先进封装龙头积极抢滩布局，产业进入“扩产+提价”新阶段—行业点评报告》-2026.1.18 《AI 算力自主可控的全景蓝图与投资机遇—行业投资策略》-2026.1.8 AI 互连系列报告（二）：围绕 CPU-外设及 GPU-GPU两条主线探索当前超节点的柜内互连 ——行业深度报告 陈蓉芳（分析师） 陈瑜熙（分析师） 陈凯（分析师） chenrongfang@kysec.cn 证书编号：S0790524120002 chenyuxi@kysec.cn 证书编号：S0790525020003 chenkai1@kysec.cn 证书编号：S0790526030004 ⚫ 超节点是大规模算力集群构建的基础单元，柜内互连为超节点提供基础支撑 超节点的本质是柜内资源高密度整合，通过增加 GPU 等计算单元，并依赖高速低延迟内部网络实现高效通信。当前构建大规模算力集群离不开 scale-up 与scale-out 两个层级的互连，其中 scale-up 是核心环节，它指的是在单个计算节点内通过增加计算单元（GPU、CPU）、内存等资源，并采用极高带宽、极低延迟的内部互连技术从而提升该节点的整体计算能力和通信效率。由此当我们把视角聚焦在超节点柜内，围绕 CPU-外设和 GPU-GPU 的互连成为当下决定超节点形态的核心议题，它关系着超节点的带宽、延迟、组网模式和架构等关键指标。 ⚫ CPU-外设：PCIe 承担着最广泛的互连，私有协议部分渗透 CPU-GPU PCIe 发展至今已拥有成熟的生态和最广泛的兼容性，成为 AI 互连领域的通用标准。PCIe 及其配套的 PCIe Switch 在 CPU-外设的互连层级提供了关键的支撑，不仅所有 GPU 在与主机 CPU 通信时都支持 PCIe，CPU/GPU 同其他外设的互连，再到外设拓展同样离不开 PCIe 的连接及交换芯片的辅助。由此可见，PCIe 在CPU-外设层级的地位是无可动摇的，直接决定超节点构建时计算托盘的基础布局。英伟达针对 CPU-GPU 的互连采用了自有生态的 NVLink C2C 以实现CPU-GPU 的高带宽低延迟互连，而 CPU/GPU 同其他外设的互连仍然依托 PCIe实现，这种 CPU-GPU 的私有互连为超节点的深入发展提供了全新思路。 ⚫ GPU-GPU：私有协议群雄逐鹿，开放生态逐步渗透 实现柜内海量 GPU-GPU 间高带宽、低延迟的互连是构建超节点服务器的关键，也是当前 AI 大模型加速迭代发展的题眼，GPU-GPU 层级下的各类协议及其适配的交换芯片直接决定了超节点的搭建和整体拓扑。在 GPU-GPU 层级下，具有完整生态及 GPU 定义权的大厂如英伟达、华为、AMD 等为其自身加速卡搭建了完整的私有 GPU-GPU 互连体系，如 NVLink、UB、Infinity Fabric 等，私有协议也凭借自身 GPU 的出货量在整个 GPU-GPU 层级下占据了相当的覆盖度，呈现出群雄逐鹿的态势。在私有协议之外，以 PCIe 和以太网为核心的技术凭借成熟的生态和硬件体系，正逐步向 GPU-GPU 层级渗透，如 SUE、UALink 正逐步开始各大服务器厂商及 CSP 厂商侧得到认可，助力其专属超节点的搭建。 ⚫ AI 互连逐步成为当前超节点建设的核心通胀环节，看好国产核心替代者 综上我们认为，随着全球超节点形态的确认及 AI 算力集群进入加速建设阶段，以各类 AI 互连协议配套交换芯片为核心的 AI 互连板块将逐步成为继算力和存力的 AI 产业第三增长极。看好卡位关键节点且占据先发优势的国产核心替代者。 核心推荐标的：万通发展、盛科通信、澜起科技 ⚫ 风险提示：AI 算力建设不及预期、技术进步/标准落地不及预期、生态适配不及预期。 -20%5%31%57%83%109%2025-102026-022026-062026-10半导体沪深300行业研究 行业深度报告 开源证券 证券研究报告 相关研究报告 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 2 / 21 目 录 1、 “CPU-外设”+“GPU-GPU”构成了超节点内主要互连 .................................................................................................... 4 2、 CPU-外设：决定超节点层级的基础组网 ............................................................................................................................... 5 2.1、 PCIe：应用最广泛，生态最成熟的 CPU-外设的互连总线 ........................................................................................ 5 2.2、 NVLink-C2C：针对 CPU-GPU 的高速 NVLink .......................................................................................................... 6 2.3、 CXL：建立在 PCIe 之上的跨设备缓存一致性高速互连标准 .................................................................................... 7 3、 GPU-GPU：利用多种私有/开放协议实现计算资源高效互连 .............................................................................................. 8 3.1、 PCIe：在超节点层级实现 GPU-GPU 间大规模互连 .................................................................................................. 8 3.2、 NVLink：专属 NVIDIA 的服务器内部紧耦合 GPU 高速互连方案 ........................................................................ 10 3.3、 Infinity Fabric：缓存一致与统一显存提升多 GPU 协同效率 ..........................................