（原标题：AI集群：铜缆互联，未来真的很美好吗？）

英伟达在GTC上发布 DGX GB200 NVL72后，铜缆互联一炮打响，迅速成为市场热捧对象，A股很多股票，受益于铜缆产业链，也成为大家热捧的对象，两个月普遍都是成倍的涨幅，成为市场一道靓丽的风景，典型代表有沃尔核材、神宇股份等。

鲜花掌声过后，市场稍微冷静了片刻，借此机会，我们应该仔细思考，铜缆互联往后会怎么发展？ 这个技术路线能否持续发展下去？ 会随着AI基建持续成长吗？

一，基础知识：有损传输线的损耗和趋肤效应

有线通信里的金属线，一截无限小的线段，可以抽象成“电阻＋电感串联，然后再与一个电容和电阻并联”的电路图。然后在无限个这样的电路串联起来。

所以，任何有线连接，都是有损耗的，在学术上表达为导电率。

另外，高频信号（>GHz）在有线传输中，趋肤效应很明显，也就是电流只会沿着金属的表面爬行，而不会深入到金属体里面去。当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，频率越高越浅，等效于导线的截面减小，电阻增大，大大降低了导体材料的有效利用率。

一方面，金属线本身有损耗，另外一方面，趋肤效应大幅减小了截面积导致电阻增加。频率越高，损耗越大。所以，有线通信都有一个确定的上限，不可能无限扩展。

金属铜的导电率优秀，趋肤深度也还行，同时价格相对低，综合性能优秀，所以在通信系统中，一般都选用铜缆做互联。

二，铜缆互联的优劣势

铜有线互联的第一个优势是成本。

在铜有线的舒适区距离内，铜缆互联的成本只有光互联的十分之一。

铜有线互联的另外一个优势，是在它的舒适区，功耗竞争力强。比如3D封装内部走线（毫米级），可以做到0.1pJ/b，PCB内走线（厘米级），可以做到1pJ/b。板间铜缆走线（1~2米）可以做到5pJ/b。

根据前面基础知识介绍（损耗 + 趋肤效应），大家可以明白了，铜缆互联的劣势也非常明显。随着信号频率提高，距离急剧缩短。如下图：

50Gb/s的时候可以跑3米，100Gb/s能勉强跑2米，200Gb/s的时候只能到1米，这些都是物理规律决定的。

如果一定要把距离拉上去怎么办呢?

1、用更纯的铜（降低损耗），用更粗的铜线（趋肤效应下，通过增加表面积增加导电面积）。但这种方法会带来成本大幅度增加，同时也会大幅度降低带宽密度，原本一个框可以拉出1000跟线，用粗铜线后降低到500根。所以，按照单位面积的带宽密度来衡量，这种方法，出来的结果是一个常量。

2、用电来补。物理信道不变的情况下，用更复杂的编码，更复杂的纠错技术，来增加信道容量。路径如下图：

不过，用电补铜的方法，弊病也很突出：功耗急剧增加，系统的健壮性降低，成本大幅度提升。最关键的是，每一次迭代，都面临技术研究、开发、测试、大规模环境验证等复杂的过程，开发周期很长。在AI日新月异的紧迫压力下，TTM是一个很大的软肋。

三，当前AI集群中，铜缆互联应用的解读

英伟达的DGX GB200 NVL的NVlin域，采用了Rack规模的224Gbps速率的铜缆互联来降低成本、降低功耗。19U的机架内部，GPU到Switch的铜缆链路长度为0.87米，再考虑GPU内部走线10cm，Switch单板内部的走线10cm，那么整个GB200的Rack内部高速通信线缆的走线，略微超过1米的距离，逼近物理极限。

英伟达下一代GPU采用3nm工艺，性能比GB200继续翻倍，对应NVLink的链路带宽至少也要翻倍。前面已经讲了，物理特性决定了铜的速率不可能再提升了，如果继续用铜缆连接，线缆数量翻倍，从5000条增加到10000条。方案可行吗？

基本不可行。

1、3nm工艺的功耗贡献只能提升15%，所以性能翻倍的情况下，功耗要增加75%。新GPU的单芯片散热是一个十分挑战的问题，迫使GB200 server从1U高度更加到xU，那么，GPU到Switch的距离就会大幅度增加，远远超过1米的上限。

2、GB200 NVL36、72这种rack配置，采用 18 server + 9 switch的配置，为了兼容DC机房基础设施，液冷是非接触式。而下一代，肯定必须上侵没式液冷。那么侵没式液冷的最佳选择是几个整机和在一起共享一套液冷系统。所以，从散热的角度看，下一代NVL集群，很有可能从 Rack又退回到DGX B100那种6U高的整机形态。铜缆互联从机架，又回到了机框。

所以，Nvidia的首席科学家Bill Dally在Hoti 2023年的主旨演讲AI集群系统演进时，全部聚焦于光（OIO、CPO、LPO、硅光）和网络架构（Spine-Leaf、GragonFly、Toturs），全程无铜，足以说明英伟达对铜缆的特性认识和局限性是很清楚的。并且英伟达自身在光通信中，布局非常深、广，全程参与技术攻关，寄予厚望：

四，铜缆互联产业链

有线互联是IT里面最原始最早的通信技术，线缆有纯度要求，屏蔽要求。连接器对插损要求高。 但是整个产业链因为是无源器件，技术是一层纸，模仿很容易，门槛相对比较低。

但是低门槛，不一定意味着产业链就很容易进出。这个行业，西方几个大公司，通过大量的专利提前布局，占据了上游最有利的位置，别人很难突破他们的专利墙，所以基本只能跟着打零工，喝些汤汤水水。从资本市场的角度看，铜缆互联技术路线，给A股市场带来的增量价值有限。

中国，强光弱电，强无线通信。

总结：

1、铜缆通信，在舒适区范围内，成本低、功耗低。超过舒适区，性价比急剧降低。

2、线路损耗和趋肤效应，满足技术可行性和经济性的前提下，铜缆通信的速率*距离 = 常量。 速率和距离不可鱼和熊掌兼得。

3、人类的通信史，是一部光进铜退的历史。在电信领域、企业网、DC云互联网都走过，未来的AI集群，也必然会走这条路。由物理规律决定。

4、英伟达的 DGX B200 NVL36/72，一开始，就把铜缆信道利用到了极致，往后的代际演进，铜将逐步往回缩，用其它通信技术来实现最优解。

5、铜缆互联对A股并不是一个资本友好型的技术路线。

6、可以理性地预测，AI集群通信中，铜缆互联出道即巅峰，以后将是一个光进铜退的过程。

7、从投资的角度审视，个人倾向于认为铜缆互联：

A）价值量的大头在西方，给A股带来的价值量很少，远非光通信肥美。

B）快周期性，投资甜区可能只有2024年。今年是股价的巅峰，明年是利润的巅峰，后年降天花板，周期下行。

C）光通信的技术突破速度，决定了铜缆互联的周期窗口大小。突破快，则周期短；突破慢，则延后下降周期。

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