Retimer工作原理及市场驱动来自哪里？

PCIe速率逐代翻倍。

在服务器对计算速度和时延等要求不断提高背景下，计算 机总线标准（对硬件间数据传输速度起决定性作用）也在不断迭代。目前最主 流的总线为PCIe协议（PCI-Express），由Intel在2001年提出，以替代旧的PCI、 PCI-X和AGP等总线标准。PCIe协议近年来发展迅速，传输速率基本上实现了每代 3-4年翻倍增长，并保持良好的向后兼容特性。从PCIe 3.0到4.0到5.0，传输速率已 从8GT/s提升到16GT/s、32GT/s。2022年1月，PCI-SIG协会正式发布了PCIe 6.0 标准规范，传输速率再次翻倍，x16（16通道）配置可以达到121GT/s。 解决信号衰减问题主要分三种方案，Retimer有望成为主流方案。随着应用不断发展 推动着PCIe标准迭代更新，速度不断翻倍，PCIe信号链路的插损问题逐渐显现。目 前解决信号衰减问题的方案，主要分为三种。第一，选用更低损失的PCB板。如下 图所示，带宽速度每提升一定dB，采取更换PCB板的方案带来的边际成本会递 增，且并不能有效覆盖多连接器应用场景。因此出现了更具性价比的方案，分别 为使用信号放大芯片Redriver和信号恢复芯片Retimer。相比于更换高速PCB板 材需要的上百美金，Redriver或Retimer芯片大多在几十美金区间，相对来说成本低。

Retimer有望成为解决信号衰减最具性价比的方案。Redriver是一种信号放 大器，旨在提升信号的高频部分，以抵消由互连引起的频率相关衰减，通过在 Rx端的均衡器补偿线路损耗。目前PCIe规范未定义Redriver。Retimer芯片通 过使用内部的时钟恢复电路，重新定时输入信号以消除时钟偏移和抖动，并校 正信号的相位和时间偏差。从工作原理来看，Redriver通过放大信号来恢复数 据，而Retimer则建立一个重新传输信号的新副本。相较而言，Retimer芯片的解 决方案在性能、标准化和生态系统支持等方面具有一定的比较优势。此外，Retimer 芯片还可以灵活地切换PCIe或CXL模式，符合CXL互连技术趋势。

Retimer的需求驱动主要来自于AI服务器和PCIe 5.0渗透率提升。由于 Retimer芯片优异的特性，使得它尤其适用于数据中心服务器和存储场景，解 决高速、远距离数据传输时链路损耗大、信号完整性差的问题。总结来看， Retimer芯片的需求增加主要来自于：（1）AI服务器需求明显增量为主；（2） PCIe 5.0升级推动通用服务器从选用Retimer芯片到开始标配Retimer芯片趋势 发展。 AI 服务器：单机可配置 8 颗 Retimer 芯片。AIGC 大潮催生各种大模型训练 需求，相应拉动了 AI 服务器需求。AI 服务器内部，除了 CPU 与 CPU，CPU 与 SSD 或 NIC 之间通信，更新增了 GPU 与 CPU，GPU 之间通过总线 PCIe 互联的 通信需求，因此需要 Retimer 芯片以保证大规模数据传输信号的稳定性。根据 Astera Labs 方案，一台 8 卡 GPU 的 AI 服务器多以配置 8 颗 PCIe 4.0 Retimer 芯 片为主。部分 AI 服务器在不同的设计下单机可能需求更多。据 Trendforce，预计 2024 年全球 AI 服务器出货占比约 12.1%，即达到约 165 万台，同比增长约 40%。 本轮 AIGC 的产业趋势明确，AI 服务器增量明显。此外，Retimer 芯片还可用于扩 展 AI 集群时，集成在有源电缆中以增强信号，扩展通信距离。

Retimer芯片需求和AI服务器需求高度相关。我们以Astera Labs为例。Astera Labs 营收贡献主力为Retimer芯片，公司的季度营收和英伟达数据中心营收需求趋势重合 度较高，英伟达数据中心营收也是由本轮大模型训练和推理需求爆发推动的AI服务 器需求驱动。此外，AI服务器多升级到了PCIe 5.0速率，而能提供PCIe 5.0 Retimer 芯片的厂商较有限，较好的产品定义和良好的格局有利于Astera Labs维持较高的毛 利率。

通用服务器：应用场景多样，核心是PCIe 5.0渗透推动Retimer用量增长。根 据Astera Labs的应用方案来看，Retimer芯片可用在NVMe SSD，NIC，Riser卡等 多达8个应用场景中。属于在需要“增强信号完整性”的场景下的“功能性”芯片， 即单服务器根据需求用量不等。随着PCIe 5.0渗透提升，通用服务器的主板上还有 在距离CPU较远的CEM插槽间（Card Electromechanical），用于服务器扩展使用 PCIe Retimer芯片，如在图15的AsteraLab的方案中，若服务器主板内距离超过9 英寸（22.86cm）则可使用1颗Retimer芯片以修复信号。

我们分别按照AI服务器和通用服务器对Retimer芯片市场空间进行测算。价格方面， 参考其中TI和Astera Labs价格，我们预估PCIe 4.0和5.0单价分别约25美金和40美金， 并预计价格有一定程度年降。

（1）AI服务器：为Retimer带来增量。参考AsteraLabs的方案，AI服务器以8 卡GPU为主，对应需要8颗Retimer芯片，测算得2026年AI服务器PCIe Retimer芯片 市场规模约1.98亿美金。 （2）通用服务器为Retimer带来长期增量。基于上文分析，一台PCIe4.0通用服务器的Retimer芯片，并不确定，主要依据场景配置。但是到了PCIe 5.0，通用服 务器有望至少配置1颗Retimer芯片。我们假设PCIe 5.0渗透后，一台通用服务器配 1-2颗x16 Retimer芯片。经测算，2027年PCIe Retimer芯片市场空间约9.66亿元， 2023-2027年CAGR达59.7%。