DesignCon 2026 | Luxshare：224G/448G共封装铜互连架构全技术解析

2026年2月24日至26日，全球顶级高速系统设计大会DesignCon 2026在美国圣克拉拉会议中心举办。Luxshare-Tech带来了题为《Enabling 224G/448G Co-Packaged Copper Architectures》的深度技术教程，由拥有35年以上高速互连行业经验的美国信号完整性首席现场应用工程师Dana Bergey、拥有40年线缆行业经验的散装线缆工程总监Chuck Grant、全球产品管理总监Carl Yuan以及拥有40年线缆及组件经验的工艺应用与质量工程总监Andy Nowak联合主讲，系统披露了其从Twinax线缆设计、CPC连接器架构到全通道测试与可靠性验证的完整224G/448G共封装铜互连解决方案。

本次教程覆盖七大核心技术模块：CPC互连概述、面向信号完整性的Twinax设计、224G与448G CPC设计细节、CPC到背板及OSFP的性能优势与局限、224G/448G CPC弹性体中介层结构与可靠性、CPC通道测试挑战，全面呈现了下一代超高速铜互连的技术实现路径。

一、CPC互连概述：突破102.4T ASIC的互连瓶颈

Luxshare推出的CPC（共封装）互连系统专为110x110mm尺寸、支持102.4T算力的ASIC芯片设计，核心采用OPTAFLEX弹性体中介层技术，通过大幅缩短信号路径实现超低损耗互连，可同时支持224Gbps和448Gbps信号传输。

该系统具备六大核心技术优势：

1. 全屏蔽结构：360°完全屏蔽设计提供行业领先的串扰性能，有效抑制高速信号的电磁干扰。

2. 高密度布线：采用3~4层信号层设计，可在基板上完整扇出全部64对差分信号，实现业界最高密度的CPC系统部署，同时最大限度降低基板走线损耗。

3. 零插针匹配：采用无插针的压接式设计，消除了传统连接器的插针残桩效应，带来更高的带宽和更低的信号反射。

4. 免回流焊工艺：基板实现无需额外对插座或连接器进行回流焊，简化了组装流程并降低了热应力风险。

5. 高机械可靠性：刚性触点直接压入基板上的框架式弹性体中介层，彻底消除了传统连接器的弯针隐患。

6. 线缆兼容性：全面兼容OPTAMAX系列31AWG~32AWG高速Twinax线缆，可根据不同传输距离需求灵活选择。

二、OPTAMAX 224G & 448G Twinax：448G互连的铜质传输桥梁

Twinax线缆是448G高速互连的核心传输介质，Luxshare的OPTAMAX系列Twinax采用92欧姆特性阻抗设计，带宽超过100GHz，提供无漏线（Drainless）版本，其插入损耗和弯曲性能处于行业领先水平。

（一）Twinax设计类型与材料选择

Twinax主要分为两种设计类型：传统Twinax采用紧耦合离散绝缘结构，具有设计和制造工艺简单、低损耗、低模式转换、低偏斜、外径小、制造变异可控等优点；单挤出Twinax同样具备低损耗、低模式转换和低偏斜特性，但制造过程中的尺寸变异更难控制。

材料选择直接决定Twinax的高频性能：

- 导体：采用高导电性的镀银铜导体，AWG规格根据传输损耗与物理尺寸的权衡进行选择。

- 绝缘层：介电常数（DK）和损耗角正切（DF）是核心参数，直接影响线缆尺寸和插入损耗，同时要求具备优异的耐高温性能，分为一次绝缘和二次绝缘结构。

- 屏蔽层：采用铝或铜材料，可选带漏线或无漏线设计，护套通常采用螺旋缠绕胶带工艺，以保证信号完整性的一致性和长期可靠性。

（二）带宽设计与螺旋缠绕效应抑制

螺旋缠绕的屏蔽胶带会在特定频率下产生插入损耗凹陷（Suck-out），其频率位置由螺旋缠绕节距（Lay Length）和绝缘系统的复合介电常数决定，计算公式为：F=c/(2L√εr)，其中c为光速。

Luxshare通过精确控制螺旋缠绕工艺参数，将224G CPC/NPC Twinax的插入损耗凹陷点控制在80GHz，完全超出224G系统的关注频率范围；448G Twinax的凹陷点则进一步推高至约120GHz，为448G信号传输预留了充足的带宽余量。

（三）信号完整性一致性与偏斜控制

Twinax的标称信号完整性性能由设计和材料选择决定，而批量生产的一致性则取决于设计优化和严格的制造工艺控制。立讯精密对32个31AWG Optamax 224 1米样品的测试显示，其阻抗和插入损耗分布呈紧密的正态分布，保证了批量产品的性能一致性。

模式转换和偏斜是高速Twinax设计的关键挑战。对内耦合强度直接影响偏斜和模式转换性能，耦合越紧密，效果越好。通过精确控制共模与差模的延迟差，可以有效抑制频域偏斜的振荡行为，延迟差越大，偏斜的衰减和阻尼出现得越早。

制造过程中的绝缘同心度偏差、尺寸变异、胶带应用不均匀以及加工变形是模式转换和偏斜的主要来源。立讯精密通过严格的工艺控制，将这些变异限制在正态分布范围内，实现了EIPS 2.2偏斜在53.12GHz奈奎斯特频率下的极低水平。

值得注意的是，随频率升高呈现振荡下降趋势的Twinax设计在高数据速率下具有显著优势。测试数据显示，相同样品在53.12GHz奈奎斯特频率下的偏斜显著低于更低频率，这一趋势在448G系统中同样存在。

（四）环境适应性：弯曲、扭转与高温性能

弯曲和扭转都会改变Twinax的信号完整性性能，其中扭转的影响远大于弯曲。设计良好的Twinax在正常布线条件下的性能变化应较为温和。Luxshare进行了极端条件测试：两次完整的360°扭转和12次90°~180°小半径弯曲，结果显示性能变化在可接受范围内，实际应用中的变化会更小。

高温对Twinax性能的影响具有高度选择性：仅会引起插入损耗的线性变化，不会显著改变模式转换或偏斜，且这种变化是完全可逆的。插入损耗的增加源于金属电阻率随温度的升高以及绝缘材料DF的变化。测试数据显示，在-20℃至85℃的温度范围内，插入损耗的变化与温度和频率呈良好的线性关系。

三、224G与448G CPC设计细节：从75GHz到110GHz的带宽突破

CPC设计主要评估三个核心组件：OPTAFLEX弹性体接口、连接器端接和Twinax线缆。KOOLIO CPC连接器是整个系统的核心。

（一）KOOLIO 224G实测性能

采用110GHz矢量网络分析仪（VNA）对600mm 31AWG裸线搭配KOOLIO连接器的测试结果显示：差分插入损耗在75GHz前呈线性变化，斜率约为10dB/30GHz；75GHz后滚降加快，斜率约为10dB/10GHz，75GHz为该测试装置的截止频率。同时，KOOLIO连接器实现了高达60dB的远端串扰（FEXT）和近端串扰（NEXT）隔离度，满足224G PAM4信号的传输要求。

（二）448G CPC两阶段优化路线

为实现448G信号传输，立讯精密制定了分两阶段的KOOLIO CPC优化计划：

- 第一阶段：优化现有KOOLIO板和弹性体设计，目标是将带宽滚降点推至80GHz。具体措施包括：减小焊盘间距并将周围接地过孔移近信号焊盘以缩小腔体尺寸；采用mSAP（改良型半加成法）工艺制造PCB，实现更小的信号和接地过孔直径及焊盘直径；优化不同1mm同轴连接器的发射方式，选择性能最佳的方案。

- 第二阶段：采用全新的更小腔体KOOLIO连接器设计，目标是将带宽滚降点推至100GHz以上。新设计使高阶电磁模式在90GHz后才会出现，基板和PCB footprint与第一阶段保持完全兼容，保护客户的前期投资。

测试结果显示，第二阶段优化后的KOOLIO CPC搭配400mm 31AWG 100GHz带宽线缆组件，实现了110GHz的干净频率响应，即使在比第一阶段更长的线缆长度下，仍获得了更优异的高频性能。

四、CPC到背板与OSFP：构建完整的系统互连生态

Luxshare的CPC解决方案不仅支持芯片到芯片的共封装互连，还提供了到背板和前面板IO的完整互连选项，实现了全系统的高速连接。

（一）CPC到背板互连

CPC到背板连接器采用2.4x2.4mm间距设计，独立差分对结构，成对导向机制，实现了极低的串扰性能。带接地结构的屏蔽插针有效保护连接器免受弯针问题影响。

该连接器支持224G PAM4应用，并可平滑升级至100GHz带宽，密度达到每平方英寸80个差分对。它兼容立讯精密OPTAMAX系列26AWG~30AWG线缆，支持RAR、VH、线缆插头、线缆插座等多种配置，并与立讯精密的NPC和CPC解决方案完全兼容。每个差分对的插拔力为1.35N，线缆卡匣的导向针系统通过浮动设计可容纳5mm的x-y位置公差和4mm的z向浮动公差，大幅降低了组装难度。同时，立讯精密正在开发全新的NEXUS 448G背板概念设计，以满足下一代系统的需求。

（二）CPC到OSFP前面板互连

针对前面板IO需求，立讯精密开发了基于OSFP外形的448G CPC互连方案。该方案采用与标准OSFP相似尺寸的插头和笼子，但不向后兼容。核心创新在于采用了与CPC相同的无插针弹性体技术，实现了前面板互连的低损耗和高可靠性。

测试数据显示，该设计在90GHz范围内实现了良好的插入损耗控制，在86GHz时插入损耗约为1.94dB。它支持16对差分信号的Twinax线缆，最高兼容31AWG无漏线裸线，同时支持无源和有源光模块，目前处于早期开发阶段。

五、CPC弹性体中介层：结构创新与高可靠性验证

OPTAFLEX弹性体中介层是立讯精密CPC解决方案的核心技术之一，它不仅实现了无插针的高带宽连接，还提供了卓越的机械可靠性。

（一）结构与材料创新

OptaFlex弹性体中介层与行业典型弹性体存在本质区别：行业典型产品采用单球柱导电结构，在弯曲或蠕变时容易失去接触，且材料厚度较薄，可用压缩范围小；而OptaFlex采用集群式微镀金镍球结构，结合模具真空成型和磁聚集工艺制造，材料厚度更大，可用压缩范围更广。当受到压力时，集群式镍球会形成更紧密的电气路径但保持柱状结构，保证了接触的稳定性。

在材料性能方面，硅橡胶基体的长期使用温度范围为-60℃至200℃，短期可承受250℃高温和-100℃低温。它具有极低的弹性模量，变形恢复能力强，反复变形下不易产生疲劳损伤，在175℃、72小时、30%压缩比条件下的压缩永久变形仅为13%。导电路径采用镀金厚度大于3μ''的镍球，接触电阻小于100mΩ，具有优异的导电性、耐腐蚀性和抗氧化性，完全适合100GHz以上的高频信号传输。

（二）全面的可靠性测试验证

Luxshare对224G CPC连接器-中介层系统进行了全面的可靠性测试，覆盖温度、热循环、耐久性、拉力、弯曲、扭矩等多个维度：

- 温度与热循环测试：包括25℃至150℃高温下的实时信号完整性测试、25℃至105℃ 1000次循环、-40℃至140℃ 60分钟停留100次循环、0℃至140℃ 10分钟停留275次循环以及0℃至140℃ 90分钟停留56次循环。测试结果显示，差分阻抗、插入损耗、模式转换和串扰等关键信号完整性指标在整个温度范围内保持高度稳定。

- 耐久性测试：在适当扭矩下进行插拔测试，每10次循环测试一次信号完整性，直至100次循环；为探究失效模式，进一步将测试延长至600次循环，每50次循环测试一次信号完整性。数据表明，经过数百次插拔后，系统的信号完整性性能仍未出现显著劣化。

- 机械应力测试：包括在45N拉力下对线缆连接区域进行4轴方向拉力测试、对线缆组件进行4次弯曲测试以模拟实际布线应力、以及对线缆组件进行2整圈扭转测试以监控连接的可靠性。

后续工作将继续评估可靠性测试过程中的信号完整性性能、LLCR（低电平接触电阻）可靠性性能、LLCR与信号完整性的相关性、采用实际ASIC基板进行可靠性测试，以及弹性体中介层的长期预期寿命。

六、448G CPC通道测试：前所未有的挑战与应对

448G信号的100+GHz带宽要求给整个通道的测试带来了前所未有的挑战，核心问题包括：明确测试对象、获取足够的测试带宽、处理海量的差分对信号、以及模拟实际布线条件。

不同的测试对象对应不同的夹具要求：

- 测试收发器本身：需要CPC footprint到同轴的测试夹具，可能需要支持多达1024对差分信号，所有部分都必须具备100+GHz的带宽。

- 测试CPC连接器：同样需要CPC footprint到同轴的测试夹具，支持相应数量的差分对和100+GHz带宽。

- 测试CPC到IO线缆组件：需要CPC footprint到“HCB”的测试夹具，通常支持64对或16对差分对。

- 测试CPC到背板线缆组件：需要CPC footprint到背板插头的测试夹具。

- 测试整个端到端通道：如果进行芯片到芯片的误码率（BER）测试则不需要额外夹具；否则需要CPC footprint到CPC footprint的测试夹具，支持所有差分对和100+GHz带宽。

实际测试中还面临严峻的布线挑战：从110x110mm基板所有侧面引出的数百根线缆必须布线到测试托盘的前面或后面，需要制定专门的组装程序以确保没有线缆被过度弯曲或过度受力。此外，一个关键问题是：线缆是否应该在其实际使用的形状和布线方式下进行测试？不同的布线形状会显著影响测试结果，这对测试方法的标准化提出了新的要求。

◆ 结语

Luxshare在DesignCon 2026上展示的224G/448G共封装铜互连解决方案，通过从Twinax线缆材料与工艺、CPC连接器架构、弹性体中介层技术到全通道测试与可靠性验证的全链条创新，为下一代102.4T及以上算力的数据中心系统提供了成熟、可靠、高性能的铜互连方案。该方案不仅突破了传统电互连的带宽瓶颈，还保持了铜互连在成本、功耗和可靠性方面的固有优势，将有力推动超高速数据中心互连技术的演进。