訓練新一代超大規模 AI 模型的速度，歸根結底取決于兩個詞：縱向擴容（scaling up） 與橫向擴展（scaling out）。

從數據中心的角度來說，橫向擴展 指的是增加互聯的 AI 計算節點數量，將龐大的訓練任務拆分到多個節點并行處理。而縱向擴容 則是在單個計算節點內集成盡可能多的圖形處理器（GPU），通過高速互聯讓這些 GPU 協同工作，就像一臺性能超強的巨型 GPU，從而更快地處理更大規模的計算任務分片。

這兩種擴展模式依賴兩種截然不同的物理互聯技術。橫向擴展主要依靠光子芯片與光纖，這類技術能夠實現數百甚至數千米距離的數據高速傳輸。縱向擴容需要的互聯網絡密度約為橫向擴展的 10 倍，其技術方案則更簡單、成本更低 —— 通常是長度不超過一兩米的銅纜。

然而，隨著高性能計算對 GPU 間數據傳輸速率的要求不斷提升，銅纜技術正逐漸逼近物理極限。數據中心互聯初創企業 Point2 Technology 的產品營銷與業務拓展副總裁戴維?郭指出，當銅纜的帶寬需求逼近太比特每秒（Tb/s）級別時，物理定律決定了銅纜必須做得更短、更粗。這對當前機架內部空間本就十分緊張的數據中心而言，無疑是一個巨大的難題。更棘手的是，全球領先的 AI 硬件廠商英偉達計劃到 2027 年，將單系統最大 GPU 搭載量從 72 塊提升至 576 塊，增幅高達 8 倍。

“我們將這種技術瓶頸稱為‘銅纜懸崖’。” 戴維?郭說道。

為了突破這一瓶頸，行業正積極探索解決方案：要么延長銅纜的有效傳輸距離，要么將纖細、長距的光纖部署到更靠近 GPU 的位置。但 Point2 與另一家初創企業 AttoTude 提出了一種全新的思路 —— 他們研發的技術介于銅纜與光纖之間，卻又與這兩種技術完全不同。兩家公司聲稱，該技術兼具銅纜的低成本、高可靠性優勢，以及光纖細徑、長距的傳輸特性，能夠輕松滿足未來 AI 系統的互聯需求。

他們給出的答案是什么？無線電技術。

今年下半年，Point2 將開始量產一款支持 1.6 太比特每秒傳輸速率的線纜芯片。這款線纜內置 8 根纖細的聚合物波導，每根波導可通過 90 吉赫茲（GHz）和 225 吉赫茲兩種頻段，實現 448 吉比特每秒的傳輸速率。波導兩端均配備插拔式模塊，負責將電信號轉換為調制無線電波，或進行反向轉換。AttoTude 也在研發類似技術，區別在于其系統工作在太赫茲頻段，且采用了另一種纖細柔韌的線纜。

兩家公司均表示，其技術在傳輸距離上遠超銅纜 —— 可在 10 至 20 米的距離內實現低損耗傳輸，這個長度足以滿足英偉達公布的縱向擴容計劃。以 Point2 的方案為例，該系統的功耗僅為光纖方案的 1/3，成本同樣只有 1/3，而延遲更是低至光纖方案的千分之一。

該技術的支持者認為，與光通信技術相比，無線電技術可靠性更高、更易于量產，因此在實現處理器間低功耗互聯并直連 GPU 的賽道上，無線電技術有望戰勝光子技術，甚至連印制電路板上的部分銅纜都可能被取代。

銅纜技術到底面臨什么困境？

其實，銅纜本身并無缺陷 —— 只要數據傳輸速率不高、傳輸距離不遠，銅纜的表現堪稱完美。但在高速傳輸場景下，銅這類導體就會受到趨膚效應的制約。

1.6 TB每秒的電子管電纜面積只有32號銅纜的一半，覆蓋范圍可達20倍。

趨膚效應的原理是：信號的交變電流會產生交變磁場，而這個磁場會對電流形成反向作用力。這種反向作用力主要集中在導線中心區域，導致大部分電流只能沿著導線的表層（即 “趨膚層”）流動，從而增大了導線的電阻。在 50 赫茲的市電頻率下，電流主要集中在銅導線表層 8 毫米的范圍內；但當頻率提升至 10 吉赫茲時，趨膚層的厚度僅為 0.65 微米。因此，要讓高頻信號通過銅纜傳輸，就必須使用更粗的導線，同時消耗更多電能。這兩點要求，都與縱向擴容所需的 “在更小空間內集成更多互聯鏈路” 的目標背道而馳。

為了抵消趨膚效應及其他信號衰減問題，企業研發出了兩端集成專用電子器件的銅纜產品。其中最具前景的是有源電纜（AEC），其端接芯片被稱為 “重定時器（retimer）”。這種集成電路能夠對來自處理器的數據信號和時鐘信號進行整形與凈化，隨后通過銅纜內通常包含的 8 對差分信號線（或稱 “通道”）進行傳輸（反向傳輸則需要另一組差分信號線）。在銅纜的另一端，同款芯片會處理信號在傳輸過程中積累的噪聲與時序偏差，再將數據發送至接收端處理器。通過增加電子器件的復雜度與功耗，有源電纜成功延長了銅纜的有效傳輸距離。

為數據中心提供網絡硬件的 Credo 公司高級副總裁兼產品負責人唐?巴尼特森表示，該公司已研發出一款有源電纜，可在 7 米距離內實現 800 吉比特每秒的傳輸速率 —— 隨著單臺計算機的 GPU 搭載量提升至 500 至 600 塊，且跨越多機架部署，7 米的傳輸距離將成為剛需。有源電纜的首批應用場景，很可能是將單個 GPU 與構建橫向擴展網絡的交換機相連。巴尼特森強調，這一橫向擴展網絡的 “首段鏈路” 至關重要，因為 “它是整個網絡中唯一的非冗余鏈路”。一旦這條鏈路中斷，哪怕只是瞬間，整個 AI 訓練任務都可能崩潰。

但即便重定時器技術能將 “銅纜懸崖” 的到來推遲一段時間，物理定律的限制終究無法突破。Point2 與 AttoTude 都認為，這一技術瓶頸已近在眼前。

太赫茲無線電技術的應用前景

AttoTude 的誕生，源于創始人兼首席執行官戴夫?韋爾奇對光子技術的深入研究。韋爾奇是光通信設備廠商 Infinera 的聯合創始人，該公司于 2025 年被諾基亞收購。韋爾奇深耕光子系統數十年，對這項技術的短板了如指掌：光子技術功耗過高（據英偉達數據，其功耗約占數據中心計算總功耗的 10%）、對溫度極其敏感、光子芯片的光信號輸入輸出接口需要微米級精度的制造工藝，且長期可靠性問題飽受詬病（行業內甚至有一個專門的術語描述這一問題 ——“鏈路抖動”）。

“客戶青睞光纖的性能，但對光子器件卻避之不及。” 韋爾奇說，“事實證明，電子器件的固有可靠性遠超光子器件。”

在諾基亞以 23 億美元收購 Infinera 后，韋爾奇開始構思自己的下一個創業項目，并提出了一系列根本性問題，其中第一個就是：“如果不必局限于光通信波長，我們應該選擇哪個頻段？” 答案是太赫茲頻段—— 這是純電子技術能夠實現的最高頻率區間，頻率范圍為 300 吉赫茲至 3000 吉赫茲。

于是，韋爾奇帶領團隊著手研發一套全新系統，該系統包含三個核心部分：負責與 GPU 對接的數字接口模塊、太赫茲信號發生器，以及將數據編碼到太赫茲信號上的混頻器。隨后，天線會將調制后的太赫茲信號導入一根纖細柔韌的波導中。

這款波導的核心是用于傳輸太赫茲信號的電介質材料，外部包裹著包層結構。其初代產品就是一根細長的空心銅管。韋爾奇表示，第二代線纜采用了直徑僅 200 微米左右的光纖結構，信號損耗可低至 0.3 分貝 / 米 —— 這一損耗值僅為傳輸速率 224 吉比特每秒的常規銅纜的一小部分。

韋爾奇預測，這款波導的有效傳輸距離可達 20 米。他說：“這個距離恰好非常適合數據中心的縱向擴容需求。”

目前，AttoTude 已成功研發出該系統的各個獨立組件，包括數字數據處理芯片、太赫茲信號發生器、混頻電路，以及兩代波導產品。但該公司尚未將這些組件集成到一個可插拔的標準化模塊中。盡管如此，韋爾奇稱這套系統的帶寬至少可支持 224 吉比特每秒的傳輸速率。今年 4 月，該公司在舊金山舉辦的光纖通信大會（OFC）上，成功演示了在 970 吉赫茲頻段下 4 米距離的傳輸能力。

無線電技術在數據中心的落地潛力

相較于 AttoTude，Point2 更早開始探索無線電技術在數據中心的應用。這家由美滿電子、英偉達和三星的資深人士于 9 年前創立的初創企業，已獲得 5500 萬美元的風險投資，其中最主要的投資方是計算機線纜與連接器制造商莫仕（Molex）。戴維?郭表示，莫仕的支持 “至關重要，因為他們是線纜與連接器生態系統的核心廠商”。莫仕已證實，無需改造現有生產線即可量產 Point2 的線纜產品。目前，另一家線纜連接器巨頭富士康工業互聯網也已與 Point2 達成合作。這些行業巨頭的背書，對以超大規模數據中心運營商為目標客戶的 Point2 而言，無疑是一大賣點。

英偉達的GB200 NVL72機架級計算機依賴多根銅線連接其72顆處理器。

Point2 的這款線纜名為 “e-Tube”，其兩端各集成了一顆硅芯片與一個天線。硅芯片負責將輸入的數字信號轉換為調制毫米波信號，天線則將信號輻射至波導內。波導的核心是塑料材質，外部包裹金屬包層，最外層則是金屬屏蔽層。這款名為 “有源無線電線纜（ARC）” 的產品，單根線纜傳輸速率可達 1.6 太比特每秒，內部包含 8 根 e-Tube 波導核心。該線纜直徑僅 8.1 毫米，體積僅為同規格有源電纜的一半。

戴維?郭指出，工作在射頻頻段的一大優勢在于，相關芯片可采用標準硅晶圓制造工藝生產。今年，Point2 工程師與韓國科學技術院的合作成果發表于《IEEE 固態電路雜志》，該研究采用的 28 納米互補金屬氧化物半導體（CMOS）工藝，早在 2010 年就已算不上前沿技術。

縱向擴容網絡市場的未來競爭

盡管這兩家初創企業的技術前景看似十分光明，但它們仍需打破數據中心行業長期依賴銅纜的慣性。Credo 公司的巴尼特森說：“我們會優先采用無源銅纜方案，只要無源銅纜能滿足需求，就會一直用下去。”

他表示，數據中心計算設備液冷技術的興起，正是這一趨勢的有力證明。“企業之所以轉向液冷技術，核心目的就是為了繼續依靠無源銅纜實現縱向擴容。” 巴尼特森解釋道。要通過無源銅纜連接更多 GPU 以實現縱向擴容，就必須提高 GPU 的部署密度，而這種密度已經超出了風冷技術的散熱極限。戴維?郭則提出，若采用毫米波有源無線電線纜連接分布更松散的 GPU 集群，同樣可以實現縱向擴容，同時還能降低對散熱系統的需求。

與此同時，這兩家初創企業還在研發可直接與 GPU 對接的技術版本。

英偉達與博通近期推出了一種新型光收發器，可與處理器集成在同一封裝內，使得電子器件與光子器件之間的距離從厘米或米級縮短至微米級。目前，這項技術僅應用于構建橫向擴展網絡的交換機芯片，但無論是行業巨頭還是初創企業，都在努力將其應用范圍拓展至 GPU。

韋爾奇與戴維?郭均表示，與光通信技術相比，他們公司的技術在這種 “收發器 - 處理器共封裝” 場景下具有顯著優勢。英偉達與博通各自投入了大量工程資源，才解決了共封裝系統的量產難題，并確保其可靠性足以匹配昂貴的處理器芯片。其中一大技術難點，是如何將光纖與光子芯片上的波導進行微米級精度對準。由于紅外激光的波長極短，必須與直徑僅約 10 微米的光纖核心精準對齊。相比之下，毫米波與太赫茲信號的波長要長得多，因此波導的對接無需如此嚴苛的精度。戴維?郭透露，在一次演示中，工作人員甚至通過手工操作就完成了波導對接。

目前來看，可插拔互聯模塊將是這項技術的首個應用場景，但韋爾奇強調，與處理器共封裝的無線電收發器，才是最終的戰略目標。