2025 年 10 月，中移智库联合多部门发布《面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书》，这份共计 52 页的报告系统性剖析了光互连技术在智算集群中的核心价值、技术路径与产业现状，为突破当前智算互连瓶颈提供了全面解决方案，明确了 “光进电退” 的产业趋势与技术落地路线。

一、市场与需求现状：智算升级倒逼技术迭代

  • 算力需求爆发：AI 大模型推动智算集群向十万卡级规模演进，对数据传输的带宽、时延和功耗提出极致要求。
  • 传统技术瓶颈：铜介质电互连单通道速率难破 400Gbps，传输延迟达数微秒，单机架互连功耗占比超 40%，成为算力释放的核心障碍。
  • 产业共识形成：“光进电退” 已成为行业普遍认知，光互连技术因低损耗、高带宽密度的优势，成为突破瓶颈的关键选择。

二、核心技术体系：双轨并行的技术布局

  • 设备级光互连：以光交换机和可插拔光模块为核心，适配中长距离、大规模连接场景。光交换机：无需光电转换，支持超高速率与大规模部署。可插拔光模块：含 LPO、LRO 等类型，灵活性高但高速场景下面临功耗与时延挑战。
  • 芯片级光互连：实现超节点内芯片间短距高速互连，能效提升 50% 以上。技术类型：包括近封装光学（NPO）、共封装光学（CPO）和光学输入输出（OIO），其中 CPO 带宽密度达 200-500Gbps/mm²，OIO 更是提升至 500-1000Gbps/mm²。核心路线：形成硅光集成、VCSEL 阵列和 Micro-LED 三大路线，硅光方案因集成度高、稳定性强有望成为主流。

三、产业发展格局：国内外差距与突破

  • 国际进展：博通、英伟达等巨头已推出多款 CPO 产品，OIF 等组织制定系列标准，预计 2026-2027 年迎来 800G/1.6T CPO 商用爆发期。
  • 国内现状：处于从研究向应用转化的起步阶段，已制定自主 CPO 标准，曦智科技、华为等企业在原型产品、全产业链布局上取得突破，但在标准化、封装工艺和核心器件性能上仍有差距。

四、挑战与应对：技术壁垒与落地路径

  • 核心挑战：标准化缺乏统一接口与封装规范，封装面临 TSV/TGV 加工等难题，光器件存在波导损耗等问题，系统散热与测试验证亟待突破。
  • 解决路径：提出 “三步走” 发展策略，以 NPO 为起点奠定基础，逐步推进 CPO/OIO 研发验证，最终实现全光超节点系统部署。

报告总结和启示

报告清晰呈现了光互连技术成为智算集群突破互连瓶颈的核心支撑，明确了 “芯片 - 设备 - 集群” 一贯式全光互连架构的发展方向，既剖析了技术演进规律与产业现状，也指出了标准化、工艺等关键挑战。这启示我们，智算基础设施升级离不开光互连技术的代际跨越，而突破需依赖产学研协同：一方面要加快自主标准完善与核心技术攻关，缩小与国际先进水平的差距；另一方面要把握 2026-2027 年商用窗口期，推动技术从实验室走向规模化应用，为数字经济发展筑牢算力底座。

报告节选

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