訓練大型新型AI模型的速度，歸根結底取決于兩個詞：向上（up）與向外（out）。

在數(shù)據(jù)中心領域，橫向擴展（scaling out）指增加可互聯(lián)的AI計算機數(shù)量，將大型任務拆分處理；而縱向擴展（scaling up）則是在每臺計算機中集成盡可能多的圖形處理器（GPU），通過互聯(lián)使其等效于一個巨型GPU，從而更快地處理更大規(guī)模的任務模塊。

這兩種擴展方式依賴不同的物理連接技術。橫向擴展主要依靠光子芯片和光纖，二者結合可實現(xiàn)數(shù)百米甚至數(shù)千米的數(shù)據(jù)傳輸；縱向擴展形成的網(wǎng)絡密度約為橫向擴展的10倍，其核心技術則更為簡單經(jīng)濟——通常是長度不超過1-2米的銅纜。

但高性能計算機所需的GPU間數(shù)據(jù)傳輸速率不斷攀升，已逐漸逼近銅纜的物理極限。數(shù)據(jù)中心互聯(lián)初創(chuàng)企業(yè)Point2 Technology的產(chǎn)品營銷與業(yè)務拓展副總裁戴維·郭（David Kuo）表示，當銅纜的帶寬需求接近太比特/秒級別時，物理規(guī)律決定了其必須做得更短、更粗。這帶來了兩大難題：一是當前計算機機柜內(nèi)部空間本就擁擠，二是頭部AI硬件企業(yè)英偉達（Nvidia）計劃到2027年將每系統(tǒng)最大GPU數(shù)量從72個提升至576個，實現(xiàn)8倍增長。

“我們稱之為‘銅纜懸崖（copper cliff）’。”郭說道。

行業(yè)內(nèi)正通過延長銅纜傳輸距離、將纖細長距的光纖更貼近GPU等方式疏解數(shù)據(jù)中心的連接瓶頸。但Point2與另一家初創(chuàng)企業(yè)AttoTude提出了一種介于兩種技術之間、又完全區(qū)別于二者的解決方案。他們聲稱，該技術兼具銅纜的低成本、高可靠性優(yōu)勢，以及光纖的纖細尺寸和長距離傳輸特性，足以滿足未來AI系統(tǒng)的需求。

他們的答案是什么？無線電技術。

今年晚些時候，Point2將開始量產(chǎn)支撐1.6太比特/秒傳輸速率線纜的芯片。該線纜由8根纖細的聚合物波導組成，每根波導利用90吉赫茲和225吉赫茲兩種頻率，可實現(xiàn)448吉比特/秒的傳輸速率。波導兩端的可插拔模塊負責將電子比特轉換為調制無線電波，再將接收的無線電波還原為電子比特。AttoTude則計劃開發(fā)原理相似的技術，但采用太赫茲頻段和另一種纖細柔性的線纜。

兩家企業(yè)均表示，其技術在傳輸距離上輕松超越銅纜——可實現(xiàn)10-20米的無顯著損耗傳輸，這一距離足以滿足英偉達公布的縱向擴展計劃。其中Point2的系統(tǒng)功耗僅為光纖的1/3，成本同樣降至光纖的1/3，時延則低至光纖的千分之一。

支持者認為，相較于光電子技術，無線電技術更可靠、更易制造，因此在實現(xiàn)低能耗處理器間直連GPU的競賽中，有望擊敗光子技術，甚至可替代印刷電路板上的部分銅纜。

銅纜的局限性何在？

那么銅纜究竟存在什么問題？其實在數(shù)據(jù)速率不高、傳輸距離不遠的場景下，銅纜并無明顯缺陷。但在高數(shù)據(jù)速率場景中，銅等導體會受到“趨膚效應（skin effect）”的影響。

趨膚效應的產(chǎn)生，是因為信號的快速變化電流會產(chǎn)生反向磁場，這種反向作用力集中在導線中部，導致大部分電流只能在導線外緣（即“表皮”）流動，從而增加電阻。在許多國家的市電頻率（60赫茲）下，大部分電流集中在銅導線外層8毫米區(qū)域；但在10吉赫茲頻率下，電流僅集中在0.65微米深的表皮層。因此，要通過銅纜傳輸高頻數(shù)據(jù)，就需要更粗的導線和更多的功耗，而這兩點均與“在更小空間內(nèi)集成更多連接以實現(xiàn)計算縱向擴展”的需求相悖。

為抵消趨膚效應及其他信號衰減問題，企業(yè)開發(fā)了兩端配備專用電子元件的銅纜。其中最具前景的是“有源電纜（AECs）”，其終端芯片被稱為“重定時器（retimer）”。該集成電路會對從處理器接收的數(shù)據(jù)信號和時鐘信號進行凈化，再通過銅纜中通常包含的8對導線（即通道）重新傳輸（另有一組導線用于反向傳輸）。在接收端，同款芯片會處理傳輸過程中積累的噪聲和時鐘偏差問題，再將數(shù)據(jù)傳遞給接收處理器。因此，有源電纜通過增加電子元件復雜度和功耗，延長了銅纜的傳輸距離。

為數(shù)據(jù)中心提供網(wǎng)絡硬件的Credo公司高級副總裁兼產(chǎn)品負責人唐·巴尼特森（Don Barnetson）表示，該公司已開發(fā)出可實現(xiàn)800吉比特/秒、傳輸距離達7米的有源電纜——當計算機集成500-600個GPU并跨多個機柜時，這一距離至關重要。有源電纜的首批應用可能是將單個GPU與構成橫向擴展網(wǎng)絡的交換機相連。巴尼特森指出，這一橫向擴展網(wǎng)絡的初始環(huán)節(jié)至關重要，因為“它是網(wǎng)絡中唯一無冗余的節(jié)點”。該鏈路即使短暫中斷，也可能導致AI訓練任務崩潰。

但即便重定時器能將“銅纜懸崖”的到來推遲一段時間，物理規(guī)律最終仍會占據(jù)主導。Point2和AttoTude均認為，這一臨界點已近在眼前。

太赫茲無線電的傳輸潛力

AttoTude源自創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官戴夫·韋爾奇（Dave Welch）對光子學的深入研究。韋爾奇是光通信設備制造商Infinera的聯(lián)合創(chuàng)始人（該公司于2025年被諾基亞收購），數(shù)十年間深耕光子系統(tǒng)開發(fā)，對該技術的缺陷了如指掌：功耗過高（據(jù)英偉達數(shù)據(jù)，約占數(shù)據(jù)中心計算預算的10%）、對溫度極為敏感、光子芯片的光耦合需要微米級精度制造，且長期可靠性不佳的問題眾所周知（行業(yè)內(nèi)甚至有專門術語“鏈路抖動（link flap）”）。

“客戶青睞光纖，但厭惡光電子元件�！表f爾奇表示，“事實已證明，電子元件本質上比光電子元件更可靠�！�

在諾基亞以23億美元收購Infinera后，韋爾奇在籌備下一家初創(chuàng)企業(yè)時思考了一系列核心問題，其中首要問題是：“如果不必局限于光波長，我應該選擇什么頻段？”答案是純電子技術可實現(xiàn)的最高頻段——太赫茲頻段（300-3000吉赫茲）。

因此，韋爾奇團隊著手開發(fā)一套系統(tǒng)，包含與GPU對接的數(shù)字組件、太赫茲頻率發(fā)生器，以及將數(shù)據(jù)編碼到太赫茲信號的混頻器。天線會將信號導入纖細的柔性波導中。

該波導的核心是用于傳輸太赫茲信號的電介質，外部包裹著包層。早期版本采用狹窄的空心銅管；韋爾奇表示，第二代線纜由直徑僅200微米的光纖組成，損耗可低至0.3分貝/米，僅為傳輸224吉比特/秒的典型銅纜損耗的一小部分。

韋爾奇預測，這種波導的傳輸距離可達到20米�！斑@恰好是數(shù)據(jù)中心縱向擴展所需的理想距離�！彼f道。

目前，AttoTude已完成各核心組件的研發(fā)——數(shù)字數(shù)據(jù)芯片、太赫茲信號發(fā)生器、信號混頻電路，以及多代波導產(chǎn)品，但尚未將其集成到單一可插拔模塊中。盡管如此，韋爾奇表示，現(xiàn)有組件組合已能提供至少224吉比特/秒的傳輸帶寬，且該初創(chuàng)企業(yè)于今年4月在舊金山舉行的光纖通信會議（OFC）上，成功演示了970吉赫茲頻率下4米距離的傳輸。

無線電技術在數(shù)據(jù)中心的應用前景

Point2將無線電技術應用于數(shù)據(jù)中心的探索早于AttoTude。這家由邁威爾（Marvell）、英偉達、三星等企業(yè)資深人士于9年前創(chuàng)立的初創(chuàng)公司，已籌集5500萬美元風險投資，其中最引人注目的投資方是計算機線纜與連接器制造商莫仕（Molex）。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(tài)系統(tǒng)的核心參與者”。莫仕已證實，無需改造現(xiàn)有生產(chǎn)線即可量產(chǎn)Point2的線纜；目前，線纜連接器制造商富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也已與該初創(chuàng)企業(yè)達成合作。這些行業(yè)巨頭的支持，可能成為Point2吸引超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心運營商客戶的重要優(yōu)勢。

Point2的線纜名為e-Tube，其兩端各包含一塊硅芯片和一根天線：硅芯片負責將輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)轉換為調制毫米波信號，天線則將信號輻射至波導中。波導本身以塑料為核心，外部包裹金屬包層，整體再由金屬屏蔽層封裝。1.6太比特/秒的線纜被稱為“有源無線電電纜（ARC）”，由8個e-Tube核心組成，直徑僅8.1毫米，體積僅為同類有源電纜的一半。

郭指出，工作在射頻頻段的一大優(yōu)勢是，相關處理芯片可通過標準硅晶圓廠制造。Point2工程師與韓國科學技術院的合作研究（今年發(fā)表于《IEEE固態(tài)電路期刊》）顯示，采用2010年就已非尖端的28納米CMOS技術即可實現(xiàn)。

縱向擴展網(wǎng)絡市場

盡管這兩家企業(yè)的技術前景看似廣闊，但它們?nèi)孕杩朔䲠?shù)據(jù)中心行業(yè)對銅纜的長期依賴�！拔覀兪紫葧捎脽o源銅纜，并盡可能在無源銅纜的技術框架內(nèi)持續(xù)推進�！盋redo的巴尼特森說道。

他表示，數(shù)據(jù)中心液冷技術的興起就是這一趨勢的佐證：“人們采用液冷技術的核心原因，就是為了在無源銅纜的框架內(nèi)繼續(xù)實現(xiàn)縱向擴展�！币ㄟ^無源銅纜連接更多GPU實現(xiàn)縱向擴展，就必須以極高密度集成GPU，而這種密度已超出風冷技術的承載能力。郭則認為，通過毫米波有源無線電電纜連接分布更分散的GPU實現(xiàn)同等規(guī)模的縱向擴展，可降低對冷卻技術的需求。

與此同時，兩家初創(chuàng)企業(yè)均在研發(fā)可直接集成于GPU的技術版本。

英偉達和博通（Broadcom）近期已部署與處理器共封裝的光收發(fā)器，使電子元件與光元件的間距縮小至微米級，而非此前的厘米級或米級。目前，該技術僅應用于連接橫向擴展網(wǎng)絡的交換機芯片，但行業(yè)巨頭與初創(chuàng)企業(yè)均在嘗試將其擴展至GPU領域。

韋爾奇和郭均表示，在這種收發(fā)器-處理器共封裝場景中，其企業(yè)的技術相較于光電子技術具有顯著優(yōu)勢。英偉達和博通為實現(xiàn)該系統(tǒng)的量產(chǎn)可行性及與高價處理器共封裝的可靠性，均投入了大量工程資源。其中一大核心挑戰(zhàn)是，如何以微米級精度將光纖與光子芯片上的波導對接——由于紅外激光波長極短，必須與直徑僅約10微米的光纖纖芯精準對齊。相比之下，毫米波和太赫茲信號的波長長得多，波導對接無需如此高的精度。郭透露，在某演示系統(tǒng)中，這一對接過程甚至可手動完成。

可插拔連接將是該技術的首批應用場景，但韋爾奇表示，與處理器共封裝的無線電收發(fā)器才是“真正的核心目標”。

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