高速 DAC Cable 结构完整解析：Twinax、AWG、屏蔽与 Signal Integrity｜技术年份：2022

DAC（Direct Attach Copper）是数据中心、Server、Switch、NIC 与高速网络设备常见的短距离 Copper Interconnect。

表面看起来像是一条「较粗的高速线」，但实际上高速 DAC 的性能高度依赖内部结构。

典型设计会同时涉及：

**Twinax Differential Pair

• Conductor / AWG
• Insulation / Dielectric
• Pair Shield
• Overall Shield
• Jacket
• Connector Termination**

这些结构共同决定：

Differential Impedance、Insertion Loss、Return Loss、Crosstalk、Skew、EMI 与实际 Cable Reach。

Amphenol 与 Molex 的高速 Cable 产品均大量采用 Shielded Twinax Cable，并强调低 Loss、Crosstalk Control、Shielding 与精密制程对高速传输的重要性。

一条高速 DAC Cable 里面有什么？

实际结构会依 SFP、QSFP、QSFP-DD、OSFP、Data Rate 与不同厂商设计而异，不能认为所有 DAC 都具有完全相同的 Layer Stack。

但从高速讯号角度，可以用以下架构理解：

结构	主要作用	对 Signal Integrity 的影响
Copper Conductor	传输高速电气讯号	影响 Conductor Loss
Twinax Differential Pair	形成平衡高速差分通道	影响 Impedance、Skew、Mode Conversion
Insulation / Dielectric	控制导体间电气环境	影响 Impedance、Propagation、Loss
Pair Shield	降低 Differential Pair 间耦合	改善 Crosstalk、EMI
Drain / Ground Structure	建立 Shield Ground Path	影响 Shield Effectiveness
Overall Shield	抑制整条 Cable 的 EMI	降低外部干扰与辐射
Jacket	机械保护与线材整合	影响柔软度、外径、耐用性
Connector Termination	将 Twinax 连接至高速 Contact	容易形成 Impedance Discontinuity

真正的高速 DAC 因此不是：

Connector + 普通铜线

而是一个完整的：

Controlled-Impedance High-Speed Transmission Channel。

Twinax 为什么适合高速 DAC？

Twinax，或 Twin-Axial Cable，核心是一组彼此具有固定几何关系的两条导体，用来形成 Balanced Differential Transmission Line。

Molex 的 Twinax Cable 公开产品即提供 85Ω、90Ω、100Ω 等不同 Impedance 设计，并以精密控制导体尺寸、Concentricity、Capacitance 与制程稳定度维持高速电气性能。

Twinax 的主要价值包括：

• 维持稳定 Differential Geometry
• 控制 Characteristic Impedance
• 降低 Pair-to-Pair Crosstalk
• 改善高速 Cable 的 Loss Performance
• 搭配 Shielding 控制 EMI
• 适合短距离高速 PAM4／NRZ Electrical Link

因此在 DAC 内部，高速 Lane 通常不是「一条单芯线」，而是以一组 Differential Pair 作为一个高速讯号信道。

例如 QSFP 类架构可能同时具有多组高速 Tx／Rx Differential Pair，每一组都必须控制自己的：

Geometry + Impedance + Skew + Shielding

才能维持整体 Channel Performance。

AWG 越粗，高速性能就一定越好吗？

不一定，但 AWG 是非常重要的设计因素。

AWG（American Wire Gauge）数字越小，通常代表导体越粗。

以高速 Copper Cable 而言，较粗导体通常有利于降低部分 Conductor Loss，因此可能有助于延伸 Passive Copper Reach。

但代价是：

较粗 AWG 的优点	较粗 AWG 的代价
较低 Conductor Loss	Cable Diameter 增加
有利于较长 Reach	重量增加
较高 Signal Margin	Flexibility 下降
可降低部分高频衰减	Bend Radius 增大
适合较长高速铜缆	Rack Cable Management 更困难

Amphenol 公开的 DAC Cable 即可看到这种 Trade-off：部分较短连接可使用 30AWG，而较长 Copper Cable 则使用 26AWG High-Performance Cable。

目前高速 Twinax 也有更广的尺寸选择。Amphenol 的 High-Speed Bulk Cable 公开涵盖约 26～32 AWG，并支持从较早高速世代一路到 112G、224G PAM4/Lane 等应用方向。

因此不能简化成：

「AWG 越粗，DAC 就一定越好。」

真正的选型必须平衡：

**Loss

• Reach
• Cable Diameter
• Flexibility
• Connector Mechanical Load
• Cable Management**

为什么高速 DAC 需要多层屏蔽？

高速 Differential Signal 本身具有一定的 Common-Mode Noise 抑制能力，但在数十甚至数百 Gb/s 的高速 Channel 中，仍需面对：

Pair-to-Pair Crosstalk
EMI
External Noise
Mode Conversion

因此高速 Twinax 通常会搭配不同程度的 Shielding。

可以简单分成：

Pair-Level Shielding

每一组 Differential Pair 周围进行屏蔽。

主要目的：

降低相邻高速 Lane 之间的 Crosstalk。

Overall Shielding

在线材整体外围增加 Shield Structure。

主要目的：

降低 Cable 对外辐射 EMI，同时提高对外部电磁干扰的抵抗能力。

Molex 的 224G 高速 Cable Solution 即明确将 Twinax Cable 与特殊 Shielding Structure 结合，以降低 Crosstalk、提升 Signal Integrity；Amphenol 的高速 Cable Solution 同样将 Robust Shield Termination 与 Differential Pair Cable 视为高 Lane Rate 传输的重要设计。

但屏蔽也不是越多越好。

更多 Shield Material 通常意味着：

**Cable 更粗

• 更重
• 更硬
• 成本提高
• Termination 更复杂**

因此高速 DAC 是：

Electrical Performance 与 Mechanical Flexibility 的平衡设计。

Connector Termination 为什么是 DAC 最关键的位置之一？

Cable 中间段可以透过稳定 Twinax Geometry 维持阻抗，但到了 Connector 端，结构会突然改变：

Twinax Pair
→ Shield Termination
→ Contact / Paddle Card
→ Connector Interface
→ Host PCB

这里就是最容易形成：

Impedance Discontinuity

的位置之一。

Connector Termination 的：

• Wire Strip Length
• Pair Separation
• Ground Structure
• Shield Termination
• Contact Geometry
• PCB Launch
• Solder / Weld / Direct Attach Structure

都可能影响 Reflection、Return Loss 与 Crosstalk。

Amphenol 在 224G DAC Solution中特别强调 Direct Wire Attachment to Connector Contact 与 Robust Shield Termination，反映高速 Cable 的性能不能只由 Bulk Cable 决定，Connector Transition 同样是核心。

因此一条使用优质 Twinax 的 Cable，如果 Connector Termination 不佳，整条 Assembly 的 Signal Integrity 仍可能被破坏。

DAC 结构怎么影响 Signal Integrity？

DAC Cable 的主要设计元素与 SI 关系可以浓缩成下表：

Cable Design	主要 SI 影响
Conductor / AWG	Insertion Loss、Reach
Twinax Geometry	Differential Impedance、Balance
Dielectric Material	Loss、Propagation、Impedance
Pair Spacing	Impedance、Crosstalk
Pair Shield	Pair-to-Pair Crosstalk
Overall Shield	EMI、External Noise
Pair Length Matching	Intra-Pair / Inter-Pair Skew
Connector Termination	Return Loss、Reflection
Manufacturing Tolerance	Impedance Uniformity、Consistency

其中最重要的是：

高速 Cable 的每一个物理尺寸，最后都可能变成电气参数。

这也是为什么高速 Cable Manufacturing 需要控制：

• Conductor Geometry
• Insulation Extrusion
• Pair Spacing
• Shield Coverage
• Cable Tension
• Termination Length
• Connector Assembly

Molex 在 Twinax Cable 制程中即强调 Diameter、Concentricity、Capacitance 的 Inline Monitoring 与 Closed-Loop Manufacturing Control，以维持 Transmission Line 的一致性。

Passive DAC 为什么不需要 Retimer？

Passive DAC 本身不使用 Retimer、DSP 或其他主动式 Signal Regeneration Electronics。

它主要依靠：

**Low-Loss Twinax

• Controlled Impedance
• Shielding
• Optimized Connector Transition**

把 Host SerDes 的讯号直接传送到另一端设备。

因此 Passive DAC 的优点通常包括：

• Low Power
• Low Latency
• Simple Architecture
• Lower Cost
• High Reliability

但缺点是：

Reach 受到 Channel Loss 限制。

当 Data Rate 或 Cable Length 继续增加，单靠被动 Copper Structure 可能无法维持足够 Margin，就需要评估：

ACC
AEC
Retimer
AOC
Optical Transceiver

Molex 将 DAC 定位为 High-Speed Passive Cable Assembly；而 Active Cable 则属另一种加入讯号处理能力的架构。

高速 DAC 选型不能只看 100G、200G、400G

同样标示「100G DAC」或「200G DAC」，实际性能仍可能因：

• Lane Rate
• AWG
• Cable Length
• Twinax Construction
• Shielding
• Connector
• Equipment Equalization
• FEC
• Manufacturing Quality

不同而产生差异。

因此选型至少应确认：

选型项目	工程重点
Interface	SFP28、QSFP28、QSFP56、QSFP-DD 等
Lane Rate	每 Lane 真正要跑多少 Data Rate
Cable Length	不应只依总带宽选择
AWG	Loss 与 Mechanical Trade-off
Impedance	是否符合 Interface Requirement
Insertion / Return Loss	是否符合完整 Channel Budget
Crosstalk / Skew	多 Lane 高速 Channel 重要指标
Equipment Compatibility	Host SerDes、FEC、Port 必须匹配

SyncTronics 现有高速传输产品中，SFP28、QSFP28、QSFP56 等 Cable 的公开线材规格主要落在 26～30 AWG，并以 100Ω Characteristic Impedance 作为高速差分互连的重要电气条件之一。

高速 DAC Cable 结构核心结论

如果只记住四件事：

第一，DAC 不是普通铜线加上高速 Connector，而是一条 Controlled-Impedance High-Speed Transmission Channel。

第二，Twinax 的 Geometry、Dielectric 与 Shielding 共同决定 Impedance、Loss、Crosstalk 与 Skew。

第三，AWG 越小通常导体越粗，有利于降低部分 Loss，但也会牺牲 Cable Diameter、Flexibility 与 Cable Management。

第四，Connector Termination 往往是高速 DAC 最容易产生 Impedance Discontinuity 的位置之一，因此 Cable 与 Connector 必须当成完整 Assembly 一起设计。

因此真正决定一条 DAC 高速性能的，不只是：

100G、200G 或 400G

标签，而是：

**Twinax

• AWG
• Dielectric
• Shielding
• Connector Transition
• Manufacturing Tolerance
• Signal Integrity**

共同作用的结果。

随着 Ethernet Electrical Interface 持续提高 Lane Rate，Cable Assembly 的 Loss、Crosstalk、Impedance 与 Channel Control 也会更加重要。IEEE 802.3ck-2022 即正式将基于 100Gb/s Signaling 的 100G、200G、400G Electrical Interfaces 纳入标准，代表高速 Copper Channel 已进入更严格的 100G/Lane 世代。

SyncTronics 解决方案

高速 DAC Cable 的设计与选型需同时考虑 Interface、Lane Rate、Twinax Structure、AWG、Cable Length、Characteristic Impedance、Shielding、Connector Transition 与完整 Signal Integrity 条件。SyncTronics 可依 SFP28、QSFP28、QSFP56 及其他高速互连应用需求，协助进行 Cable Assembly 规格确认、线长评估、设备兼容性与客制化高速互连方案评估。

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