一座AI数据中心里,线缆最密集的地方不在室外,在机柜里。
训练集群把单柜功率推到几十千瓦,液冷机柜的公开方案已经越过100千瓦;芯片互连速率从112G往224G、448G走;供电架构从传统交流转向高压直流。
算力往机柜里堆,无非两条路:把单机柜功率往上推,把服务器之间的距离往下压。两条路最后都压在同一根线上,它要在不变的截面里通过更多信号和更多电流,同时把损耗和发热压下去。
截面动不了,就只能一层一层往外想办法。绝缘先做薄;薄到材料本身的边界,就把空气做进绝缘层里;空气是软的,得有绕包结构把它固定住;绕包占掉的厚度,又只能从屏蔽层和导体上省回来;导体细到最后,能扛拉扯和弯折的余量就落到最外面那层护套上。一根线从头做到尾,每一层都是被上一层逼出来的。
先把绝缘做薄,这一步考验的是设备精度
绝缘层紧挨着导体,它的厚度决定了线径能压到多小。机柜里的槽位不会变宽,这一层每让出一点,同样的空间就能多走一路。做薄不难,难在薄了之后还要均匀:高速信号下,绝缘层厚度的任何一处波动都会变成阻抗的波动。
技术提供商Rosendahl Nextrom(罗森泰耐世隆)聚焦通信板块的关键问题——人工智能需要什么?把答案分两半。一半落在铜缆:为平行对(Twinax)电缆绝缘开发的高温发泡生产线,官方对其性能的描述是数据传输速率达到每秒TB级、极低的延迟、耐高温。另一半落在光纤:企业提供数据中心互联的完整制造方案,从网状光纤带、网状光纤带“超级光纤束”,到机架级连接的室内电缆,覆盖从光纤到成品电缆的全过程。铜的一头和光的一头摆在同一个展台上,对应的是机柜内互联和机柜间互联这两种距离。
同样的三层共挤,另一家设备商给到了更高的电压等级。Maillefer Extrusion Oy(麦拉菲尔)的线缆生产解决方案覆盖低、中高压和超高压电缆,也覆盖通讯电缆、数据缆和同轴电缆、建筑布线和汽车导线、干式松套和紧套光缆,拥有50多项专利技术。本届展会即将展出的THC 70/150 HE三层机头,专为中高压PP-TPE电缆的三层挤出设计,适用于最高500kV的绝缘挤出;同台的SICCON 600悬垂控制器是悬链生产控制的关键部件,由发送器和接收器组成,通过接收装置检测信号、计算得出电缆在管道内的位置,以此作为基准调节下牵引的走线速度,作用覆盖开机提速、连续生产到停机降速的整个过程。做薄之后的那一层能不能保持层层同心,机头负责形状,悬垂控制负责位置。
设备能把绝缘层做到又薄又均匀,但材料的介电常数不由设备决定。想继续往下压损耗,只能动材料本身。
材料这一步,想办法把空气做进去
空气的介电常数远低于任何一种固体绝缘材料。把它以均匀气泡的形式留在绝缘层里,等效介电常数就下来了,这是降低损耗最直接的一条路。难在气泡要成核均匀,还要在后续的冷却、绕包、成缆里保持住形状。
博禄国际的切入点在料本身。它的数据电缆绝缘系列里,HE4883是一种不含ADCA的化合物,用于物理发泡绝缘;同一系列里还有不含ADCA的化学发泡材料ME1254,以及用于75欧姆电缆的HE1116。物理和化学两条路线都把这一味料拿掉,取舍的重心不在发泡方式上,而在配方的其余部分。发泡层的两侧还需要实心层:HE4872是一种实芯绝缘材料,具有增强的铜导体附着力,可降低串扰,既可用作紧贴导体的导体层,也可用作外护层。贴近导体的那一层要粘得住,贴在外面的那一层要撑得起形状,中间才是发泡的本体。光缆一侧,PP1121可用于聚丙烯松套管及中心管结构。
基材越难,发泡越难。广州敬信高聚物的KS F3163A是一款物理发泡FEP材料,由氟塑料树脂与高性能泡沫成核剂精准复合而成,以白色颗粒形式供货,用于氮气注入的泡沫挤出工艺,在电介质绝缘中产生均匀的泡孔。泡沫化的氟塑料既降低了介电常数,也为小型化和减重提供了可能,同时继承了FEP材料自身的性能优势。它用于OD4.8至7.2mm的射频同轴电缆,官方给出的表述是具有最小失真。
气注进去了,但它是软的。挤出、冷却、收放线,任何一步失控,泡孔就可能有塌陷的风险,使得介电常数回到原点。要让这层空气站住,得在外面加一层结构。
外面这层结构,既是箍子也是新的厚度
绕包层要同时承担两件事:把发泡层的形状箍住,让它在后续工序里不发生形变;它自己也是一层介质,厚一分,线径就粗一分。
山东森荣新材料本届展会将展出三类PTFE绕包带,差别主要在密度和场景。全密度PTFE绕包带面向航空航天与国防、5G通信与数据中心、新能源汽车和特种工业;低密度PTFE绕包带用于高速数据传输线缆、微波同轴电缆和低损耗同轴电缆;PTFE熟料带用于电气电缆领域的高温电缆绕包、高频传输电缆绕包和超导电缆绕包。同一家供应商把不同密度摆在一起,是因为不同速率的线缆对绕包层的厚度、密度与损耗各有取舍。
带子选定了,还要均匀地缠上去,而这道工序要缠的对象常常不是圆的。东莞市信隆电线设备的平行对高速线绕包生产线,用于高频高速低损耗的平行对(Twinax)线材的拖包及单层、双层、三层同心绕包及烧结,典型应用是SFP、QSFP这类高速互连线缆。产品线顺着这个场景铺开:卧式双层动力放带包带机对应平行对高速线材,立式双层动力放带包带机对应稳相电缆和医疗类线材,同轴电缆屏蔽动力放带包带机对应稳相电缆的镀银铜带屏蔽,卧式多层FEP动力放带包带生产线对应航空导线。两根芯并排走的时候,张力怎么给、烧结怎么控,都和单根圆线不是一回事。
绕包层加上去,线径又被占掉一层。往外的下一层是屏蔽,它每加一分厚度,都在跟机柜的空间“要账”。
屏蔽层越薄,越要在工艺上找地方
屏蔽层要同时对付两个方向的信号:内部的信号漏出去,外部的干扰进来。它对厚度的要求,和它对效能的要求方向相反。
杭州巨力绝缘材料成立于2002年,专注生产各类通讯电缆屏蔽用金属复合材料以及绕包材料,主要产品有热熔铜箔、热熔麦拉、单双面铝箔、润滑铝箔以及其他功能性铝箔屏蔽材料,应用于高速线、汽车线、数据缆和其他通讯线缆。企业资料显示,它在光电线缆屏蔽领域取得30余项专利技术,产品通过IATF16949、ISO13485、AS9100、ISO9001、ISO14001体系认证,符合欧盟RoHS及REACH要求,远销国内外二十多个国家和地区。
单层做薄是一件事,多层叠在一起是另一件事。湖北普路托电子把绕包与屏蔽放进同一家供应:PTFE绕包带、各种单双面铝箔麦拉带、热熔麦拉带、PP发泡带、PP热熔铝箔、网格热熔胶铜箔、阻燃铝箔麦拉、PI铜箔等各类辅助材料。公司深耕这一行20余年,在湖北黄冈与江苏苏州建有两个生产基地,通过ISO9001、RoHS、CCC、CQC等认证,并获国家级高新技术企业认定,其PTFE产品通过了“国产化”产品鉴定会。层数越多,界面越多,每一处贴合都足够牢固,才不会在弯折里变成隐患。
再往下,屏蔽就不只是在选材料。杭州东兴电讯材料的铝塑复合带按形态分为单面、双面、单粘、双粘、涂硅油润滑铝箔和间断铝箔等几类,另有打轴产品,颜色和规格齐全。高屏蔽电缆用铜塑复合带有单面铜箔与双面铜箔之分,常用规格从CU15+PET12到CU20+PET23,也有CU+PET+CU的结构。其中间断铝塑复合带的处理方式比较特别:采用特殊的激光蚀刻技术去除铝层,而PET保持连续,形成导电通道并减少信号衰减。此外还有12至125微米的电缆绕包用聚酯膜。铝层不再是连续的一片,屏蔽层的设计变量就从一个变成了多个。
屏蔽层的“账”算到这里基本压平了。剩下的余量还剩一个地方:导体本身的直径。
剩下的余量,在导体直径上
机柜内的互联距离短、槽位窄,一根线要在很小的截面里跑高速,导体只能往细里做。细了之后有两件事同时发生:同样截面能排更多根,单根的机械强度下降,弯折成为最现实的考验。
安徽东利鸿智能科技所在的东利鸿集团,是一家专注于新型线缆材料研发、生产与销售的高新技术企业集团,技术积累集中在极细线缆、高速传输线屏蔽材料及低介电材料三个方向。集团以安徽东利鸿为核心生产与研发基地,总投资额超过9000万元人民币,拥有总面积达3万平方米的现代化标准厂房,其中研发与技术人员占比超过20%。
江苏利多多利新材料科技成立于1999年,2004年起被持续认定为国家高新技术企业,2023年获国家级专精特新“小巨人”企业称号,是中国微细电阻电热合金线、微细铜合金导体线、铜箔丝线的领先企业。它的微细铜合金导体线、铜箔丝线产品被用于中高端数据线、耳机线、助听器线、医疗电线、工业机器人电线、无人机数据传输线等众多领域。近些年,企业朝着“特种导体、极细规格、高耐折弯和高可靠性”的产品发展方向不断在行业内生长。
当导体细到一定尺度,能扛住外力拉扯和反复弯折的余量,就转到了最外面那层护套上。
护套这一层,要过的关很多
护套要阻燃、要低烟、要不脆、要耐候,还得通过不同市场的认证。这几项要求之间常常互相拉扯,往阻燃的一侧加料,力学性能就可能被削弱。
初创于1994年的万马高分子,业务涵盖电线电缆制造所需的化学交联、硅烷交联、PVC、PE、低烟无卤、屏蔽料、弹性体及尼龙等系列高分子材料,拥有杭州临安、浙江湖州、四川德阳、广东清远、山东青岛、上海等研发生产基地,产品覆盖全球八十个国家和地区。它的尼龙电缆料分为尼龙6电缆料和尼龙12电缆料两大类,应用于通信电缆光缆、电力电缆、轨道交通电缆、光伏电缆、新能源汽车线缆等。尼龙的耐磨、耐油、耐高低温、抗撕裂特性,让电缆能有效抵御外力损伤,同时无需添加趋避剂即可防止鼠蚁侵害。材料本身也对挤出提出了要求:可采用PE螺杆、PVC螺杆或尼龙螺杆,长径比不小于25,压缩比在2.5至5.0之间。
上海凯波特材始创于1993年,是由上海电缆研究所投资控股的高新技术企业,2022年11月成立全资子公司凯波特材(安徽)有限公司,专注电线电缆特种绝缘及护套材料的研发、生产、销售和技术服务。主要产品有PE电缆料、PVC电缆料、硅烷交联聚乙烯绝缘料、低烟无卤阻燃护套料、陶瓷化聚烯烃料、阻燃聚乙烯电缆料、辐照交联无卤阻燃电缆料、硅烷交联低烟无卤阻燃料、充电桩电缆料等,产品出口东南亚、巴西、日本、南非等国。
安徽深联光电2004年创立于深圳,总部在安徽太湖县,业务横跨通讯线缆、电线电缆、新能源充电桩与高分子材料四个板块,拥有三大生产基地,市场覆盖全球80多个国家和地区。它既做材料也做成缆:材料端LASUN B1级90℃低烟无卤阻燃电缆料氧指数不低于38,燃烧时不释放卤酸气体,透光率不低于60%;成品端LASUN室内光缆与通讯电缆对应数据中心、5G基站的前传与回传。做材料的人自己做成缆,配方上的每一次取舍,都要在成品端承担后果。
到这里,一根线从内到外的材料都优化了一遍。但还有一个问题不可忽视:交付出去的那根线,和当初送去样品检测的那根,还是同一根吗?
一面看凭证入口,一面还要看指标怎么量
产品要进哪个市场,第一步是找到当地认可的凭证。德国莱茵(TÜV)拥有超过150年经验,全球员工总数超过2万人,自2006年起成为联合国全球契约成员。它在大中华区的电线电缆检测认证领域有30多年经验,为光伏电缆、电动汽车电缆、机车电缆、中高压电缆等各类传统电缆与特种电缆产品提供一站式本地化服务。
国缆检测(TICW)成立于1983年,是获得中国电工产品认证第一张检测机构证书的大型研究型检测机构,实验室面积超过3万平方米,具备CNAS检测、校准、检验和能力验证提供者认可证书,年服务客户近万家,出具检测报告2万多份,业务遍及世界28个国家和地区。它的服务涵盖电线电缆与光纤光缆及其原材料检测、线缆检测、设备检定校准、能力验证、工厂审查、应用评估、生产监造、技术研究、标准制修订及专业培训,业务覆盖电线电缆5大产品领域,服务对象包括生产企业、线缆用户、认证机构和检测机构。
聚焦到屏蔽效能,苏州有一把“尺子”。信威检测技术本届展会将展出两套设备:线注入法依据IEC 62153-4-6设计,向屏蔽层施加明确定义的电流与电压、测出表面传输阻抗,从而判定屏蔽效能,覆盖DC至1GHz;三同轴法测试系统覆盖DC至12GHz,可测转移阻抗、屏蔽衰减与耦合衰减,兼容车载以太网、HDMI、Type-C/USB 3.0等主流高速线缆组件。
尺子准了,还要看用尺子的人。杭州应敏科技的无人化检测实验室,整合高精度电缆制样设备、多维度检测设备与智能复合机器人,打造从电缆制样到检测结果输出的全链路无人化解决方案。它以复合机器人为核心调度载体,联动各类制样设备与检测设备,实现样品自动抓取、精准制样、多项目检测、数据上传、样品回收的全流程无人值守,全程无需人工介入干预,规避人工操作带来的误差与安全隐患。这套方案既面向制造企业的量产质检,也面向第三方检测机构的精准仲裁。
检测跑起来之后,数据是海量的:一版配方、一段工艺、一份报告、一张证书,散落在不同的环节里。谁来把它们串起来,需要重视。
最后一步,还得把数据收起来
上海程析智能科技2017年从上海出发,做的是把线缆车间里的过程数据管起来。几条产品线各管一段,比如:CX-MES是按线缆行业特点做的制造执行系统,实现生产过程的实时监控与数据自动采集;CX-LIMS面向实验室,通过设备互联把检测流程自动化;CX-SDCC负责产线物联数据的汇集,可接入国网、南网、华能等几大集团平台。

一根线走进AI数据中心,要经过绝缘、发泡、绕包、屏蔽、导体、护套等多道物理环节,还要通过检测,最后留下数据。它能不能用,不仅取决于哪一层做得漂亮,而取决于这几层之间有没有对齐:发泡层选哪一档,得和外面绕包带的密度对得上;屏蔽层让出多少厚度,得给导体留够细下去的余量;护套的阻燃等级和低温表现,得撑得住机柜里运行的那些年;而这一轮换下来的配比,最终要靠检测报告和系统里的数据,才能交到下一轮手里。
*以上产品数据信息来自参展商和公开信息,仅供参考。
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