通信行業(yè)AI硬科技和應(yīng)用系列深度（一）：AI算力重塑光互聯(lián)，高速率光模塊與CPO產(chǎn)業(yè)化提速.pdf

AI算力與互聯(lián)帶寬的數(shù)倍級剪刀差正系統(tǒng)性重塑光通信產(chǎn)業(yè)格局。算力增速大幅領(lǐng)先于PCIe帶寬、GPU內(nèi)存及網(wǎng)絡(luò)帶寬的擴展節(jié)奏，互聯(lián)已成為算力釋放的關(guān)鍵瓶頸。在此背景下，光互聯(lián)技術(shù)正經(jīng)歷三重躍遷：傳輸速率從800G向1.6T、3.2T迭代，載體形態(tài)從傳統(tǒng)可插拔光模塊向NPO近封裝、CPO共封裝演進，物理連接從單一節(jié)點向Scale Up機架內(nèi)、Scale Out機架間、Scale Across數(shù)據(jù)中心三層架構(gòu)拓展。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)迭代

英偉達以系統(tǒng)級協(xié)同設(shè)計為核心，通過NVLink第六代、NVSwitch及NVLink Fusion構(gòu)建端到端AI基礎(chǔ)設(shè)施平臺，單GPU帶寬達3600GB/s。谷歌、Meta、AWS則圍繞自研TPU、MTIA、Trainium芯片建設(shè)差異化網(wǎng)絡(luò)，谷歌Virgo架構(gòu)支持超百萬顆TPU芯片組成單一訓(xùn)練集群，AWS新型RNG網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)成本較傳統(tǒng)胖樹降低45%。

光模塊與器件升級

高速光模塊市場中，傳統(tǒng)EML方案保持主流，硅光依托CMOS兼容工藝和高集成度加速滲透，預(yù)計2028年硅光滲透率將達60%。核心器件層面，DSP承擔(dān)全鏈路信號重建功能，海外廠商壟斷高端市場；TIA/Driver決定接收靈敏度與信號質(zhì)量，224G高速產(chǎn)品由MACOM、MaxLinear等掌握全套SiGe工藝IP；探測器從PIN向Ge-on-Si集成演進，與硅光PIC共同優(yōu)化接收鏈路。

CPO/NPO產(chǎn)業(yè)化提速

NPO作為中間架構(gòu)，將光引擎移至ASIC附近保留可拆卸性，英偉達Rubin Ultra NVL576設(shè)計中單顆GPU光學(xué)引擎含量增幅達78%。CPO通過光引擎與ASIC共封裝縮短信號距離，英偉達2026年下半年啟動CPO交換機量產(chǎn)，博通推出Humboldt、Bailly、Davisson系列，臺積電COUPE平臺提供EIC與PIC的3D堆疊集成，Ayar Labs以UCIe標準芯粒形式嵌入計算芯片封裝。產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)包括外部激光源、EIC/PIC、MRM/EAM調(diào)制器、FAU/DFAU、MPC及保偏光纖，封裝能力、光纖耦合精度和測試效率為量產(chǎn)關(guān)鍵。

傳輸層需求釋放

AI集群連接密度提升推動光纖用量、光纜芯數(shù)和端口密度同步增長，Scale Up成為光纖增量市場，預(yù)計規(guī)模擴展TAM達數(shù)十億美元量級。MPO連接器向16芯、32芯及MMC、SN-MT等下一代小型化接口演進，MT插芯因精密制造、專利授權(quán)壁壘導(dǎo)致高端產(chǎn)能緊缺，單排16芯低損插芯成為1.6T光模塊標配趨勢。