這項互聯技術，要超越CPO！

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）。

在數據中心領域，橫向擴展（scaling out）指增加可互聯的AI計算機數量，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），通過互聯使其等效于一個巨型GPU，從而更快地處理更大規模的任務模塊。

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，二者結合可實現數百米甚至數千米的數據傳輸；縱向擴展形成的網絡密度約為橫向擴展的10倍，其核心技術則更為簡單經濟——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間數據傳輸速率不斷攀升，已逐漸逼近銅纜的物理極限。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（David Kuo）表示，當銅纜的帶寬需求接近太比特/秒級別時，物理規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部空間本就擁擠，二是頭部AI硬件企業英偉達（Nvidia）計劃到2027年將每系統最大GPU數量從72個提升至576個，實現8倍增長。

“我們稱之為‘銅纜懸崖（copper cliff）’。”郭說道。

行業內正通過延長銅纜傳輸距離、將纖細長距的光纖更貼近GPU等方式疏解數據中心的連接瓶頸。但Point2與另一家初創企業AttoTude提出了一種介于兩種技術之間、又完全區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。

兩家企業均表示，其技術在傳輸距離上輕松超越銅纜——可實現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？其實在數據速率不高、傳輸距離不遠的場景下，銅纜并無明顯缺陷。但在高數據速率場景中，銅等導體會受到“趨膚效應（skin effect）”的影響。

趨膚效應的產生，是因為信號的快速變化電流會產生反向磁場，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據，就需要更粗的導線和更多的功耗，而這兩點均與“在更小空間內集成更多連接以實現計算縱向擴展”的需求相悖。

為抵消趨膚效應及其他信號衰減問題，企業開發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據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，再將數據傳遞給接收處理器。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（Don Barnetson）表示，該公司已開發出可實現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與構成橫向擴展網絡的交換機相連。巴尼特森指出，這一橫向擴展網絡的初始環節至關重要，因為“它是網絡中唯一無冗余的節點”。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，物理規律最終仍會占據主導。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源自創始人兼首席執行官戴夫·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的聯合創始人（該公司于2025年被諾基亞收購），數十年間深耕光子系統開發，對該技術的缺陷了如指掌：功耗過高（據英偉達數據，約占數據中心計算預算的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（行業內甚至有專門術語“鏈路抖動（link flap）”）。

“客戶青睞光纖，但厭惡光電子元件。”韋爾奇表示，“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企業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一套系統，包含與GPU對接的數字組件、太赫茲頻率發生器，以及將數據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。“這恰好是數據中心縱向擴展所需的理想距離。”他說道。

目前，AttoTude已完成各核心組件的研發——數字數據芯片、太赫茲信號發生器、信號混頻電路，以及多代波導產品，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，且該初創企業于今年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。

無線電技術在數據中心的應用前景

Point2將無線電技術應用于數據中心的探索早于AttoTude。這家由邁威爾（Marvell）、英偉達、三星等企業資深人士于9年前創立的初創公司，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系統的核心參與者”。莫仕已證實，無需改造現有生產線即可量產Point2的線纜；目前，線纜連接器制造商富士康工業互聯網也已與該初創企業達成合作。這些行業巨頭的支持，可能成為Point2吸引超大規模數據中心運營商客戶的重要優勢。

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字數據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（今年發表于《IEEE固態電路期刊》）顯示，采用2010年就已非尖端的28納米CMOS技術即可實現。

縱向擴展網絡市場

盡管這兩家企業的技術前景看似廣闊，但它們仍需克服數據中心行業對銅纜的長期依賴。“我們首先會采用無源銅纜，并盡可能在無源銅纜的技術框架內持續推進。”Credo的巴尼特森說道。

他表示，數據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繼續實現縱向擴展。”要通過無源銅纜連接更多GPU實現縱向擴展，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實現同等規模的縱向擴展，可降低對冷卻技術的需求。

與此同時，兩家初創企業均在研發可直接集成于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絡的交換機芯片，但行業巨頭與初創企業均在嘗試將其擴展至GPU領域。

韋爾奇和郭均表示，在這種收發器-處理器共封裝場景中，其企業的技術相較于光電子技術具有顯著優勢。英偉達和博通為實現該系統的量產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器才是“真正的核心目標”。

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