AI数据中心面临“铜缆极限”挑战

展望2026年，初创公司计划改用能够传输射频及太赫兹频率的塑料线缆。

加速训练大型AI模型的途径，主要取决于两个核心概念：纵向扩展与横向扩展。

所谓横向扩展，指的是通过增加具备分段处理能力的人工智能计算机数量来协同工作；而纵向扩展则是将尽可能多的图形处理单元（GPU）塞进单台设备中，通过互联使其宛如一台超级GPU，以提升大规模计算效率。

这两种架构依赖于截然不同的物理连接手段。横向扩展主要借助于光子芯片和光纤，实现数百米甚至数公里的传输；纵向扩展则多使用铜缆，尽管传输距离短至一两米，却能构建出密度高出约10倍的网络。

不过，提升算力意味着GPU间的数据传输速率不断逼近铜缆的物理边界。Point2 Technology副总裁大卫·郭表示，当带宽需求达到太比特级别时，物理定律迫使铜缆必须变得更短、更粗。鉴于机箱内部寸土寸金，且英伟达计划在2027年前将单系统GPU数量从72个激增至576个，这一挑战显得尤为严峻。

“我们将此现象称为‘铜缆悬崖’。”郭强调道。

为缓解数据中心拥堵，业界尝试延长铜缆距离或拉近光纤位置。但Point2 Technology和AttoTude提出了一个折中方案：既保留铜缆的低廉成本与可靠特性，又具备光纤般的细巧与长距传输能力，从而满足未来AI系统的需求。

那么，突破口在哪里？无线电技术。

2026年下半年，Point2 Technology将推出支持1.6太比特/秒的芯片。这套系统由8条聚合物波导组成，分别工作在90GHz和225GHz频段，单条速率448Gbps。两端模块负责电子信号与无线电波的转换。AttoTude则计划使用更纤薄的柔性线缆，频率提升至太赫兹范畴。

两家公司宣称，其技术传输距离远超铜缆，10至20米内信号稳定，完全契合英伟达的纵向扩展规划。与光纤相比，Point2的系统功耗低至1/3，成本降2/3，延迟更是缩水千倍。

支持者认为，无线电技术比光通信更稳健且易于量产，在低功耗GPU互联技术的竞争中，无线电有望超越光子技术，甚至取代部分印刷电路板上的铜线。

铜缆本身并无大碍，只要速率不高、距离不远。但在高速传输下，铜等导体材料会受到“趋肤效应”的制约。

快速变化的电流引发磁场变化，进而产生趋肤效应。这种力集中在导线中心，迫使电流挤向外缘（即“肤层”），从而增加电阻。在60Hz频率下，电流仅分布在8毫米外层；而在10GHz时，肤层厚度骤降至0.65微米。因此，传输高频数据需要更粗的线缆和更多电力，这不利于在有限空间内集成更多连接以提升算力。

为抵消趋肤效应，企业开发了配备电子元件的铜缆，即有源电缆（AEC）。其末端的“重定时器”芯片负责净化信号，通过8对线缆重新发送数据，并处理反向传输。接收端芯片则消除噪声和时钟偏差。虽然AEC延长了传输距离，但也增加了电子复杂度和功耗。

Credo公司高级副总裁巴内特森表示，其AEC产品能在7米距离内实现800Gbps传输。随着GPU数量激增至500-600个并分布在多机架，长距传输变得必要。AEC初期将用于连接GPU与横向扩展交换机。巴内特森强调这是“无可替代的环节”，中断可能导致训练任务崩溃。

尽管重定时器推迟了危机，物理规律终将占上风。Point2和AttoTude押注转折点已至。

AttoTude由Dave Welch创立，他曾是Infinera（2025年被诺基亚收购）的联合创始人。他深知光子技术的痛点：功耗高（占数据中心总能耗10%），对温度敏感，需要微米级对准精度，且长期可靠性差，常出现“链路振荡”。

“客户喜欢光纤，但讨厌光学器件。”韦尔奇直言，“电子器件比光学器件更可靠。”

诺基亚收购Infinera后，Welch在创业时提出核心问题：“若不局限于光波长，应选哪个频段？”答案是纯电子器件能实现的最高频——300至3000GHz的太赫兹频段。

团队随即构建由3部分组成的系统：GPU数字模块、太赫兹发生器和混频器，天线将信号导入柔性波导。

波导中心为传导太赫兹的电介质材料，外包包层。早期版本是细窄空心铜管。第二代采用200微米纤维材料，损耗低至0.3dB/米，仅为224Gbps铜缆损耗的零头。

韦尔奇预测该波导可传输20米，这正是数据中心纵向扩展的理想距离。

AttoTude已造出独立组件：数字芯片、发生器、混频器及多代波导。虽未集成可插拔模块，但组合方案带宽至少224Gbps。2025年4月，该公司在旧金山光纤通信展演示了970GHz下4米传输。

Point2 Technology涉足无线电技术更早，由美满电子、英伟达和三星前员工9年前创立，获5500万美元融资，其中莫仕注资关键。莫仕无需改造产线即可生产Point2线缆，鸿腾精密也建立了合作。这对潜在客户而言是重要卖点。

Point2的产品名为e-Tube，两端各有硅芯片和天线，负责毫米波转换。波导为塑料芯+金属包层。1.6Tbps的ARC由8条e-Tube组成，直径仅8.1毫米，体积减半。

郭表示，射频操作优势在于芯片可用标准硅晶圆厂制造。Point2与韩国科学技术院合作，采用28nm CMOS工艺（非前沿技术），相关成果发表于2025年《IEEE固态电路学报》。

尽管前景诱人，Point2和AttoTude仍需打破对铜缆的依赖。Credo的巴内特森指出，行业起步于无源铜缆，会竭力延长其使用周期。

他指出液冷技术发展正是为了维持无源铜缆的纵向扩展能力。高密度封装GPU需要液冷，空气冷却不足。郭认为毫米波ARC可连接分散GPU阵列，缓解散热压力。

同时，两家初创企业也在争夺直接连接GPU的技术版本。

英伟达和博通最近推出了封装在处理器内的光收发器，将间距从厘米级缩至微米级。目前仅用于交换机，但正尝试延伸至GPU连接。

韦尔奇和郭均认为，其无线电技术在共封装方案中优于光学技术。光学技术需要微米级对准光纤芯，难度大。毫米波/太赫兹波长长，连接更宽松，演示系统甚至手工连接。

韦尔奇称，可插拔连接是初期形态，但实现与处理器共封装的无线电收发器才是“真正的目标”。