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云智算光互连发展报告

前言

本发展报告面向未来智算中心超大规模扩展、AI大模型极致性能与高效部署的核心需求，联合产业合作伙伴共同提出先进光互连技术架构与演进路径，旨在突破传统电互连在带宽、距离与能效方面的根本性瓶颈，构建高带宽、超低时延、低功耗及高可靠性的新一代智算中心互连底座，为人工智能、高性能计算及云服务等关键业务的持续跃升提供坚实支撑。

云智算光互连发展报告

目录

前言 1

目录 2

1.背景与需求 4

2.智算中心光互连技术概述 5

2.1新型可插拔模块 5

2.1.1线性可插拔光学 5

2.1.2线性接收光学 6

2.2光电共封技术 6

2.2.1板上光学 6

2.2.2近封装光学 7

2.2.3共封装光学 8

2.2.4光输入/输出 9

2.3光交换 9

2.3.1光线路交换 9

2.3.2光分组交换 11

2.3.3光突发交换 12

3.智算场景下光互连技术的应用研究 13

3.1LPO在AIGC算力网络中的应用 13

3.2CPO交换机在智算场景下的应用 14

3.3OCS在AI集群参数面的应用 15

3.4光互连技术在GPU超节点的应用 16

4.移动云在智算场景下的光互连应用展望 18

5.产业生态与标准化 21

5.1光电领域互连标准 21

5.1.1CPO领域标准 21

5.1.2LPO领域标准 22

5.1.3Chiplet领域标准 22

5.2光电领域交换标准与产业生态 24

5.2.1光交换标准发展现状 24

5.2.2光交换产业生态进展 27

6.发展趋势与发展建议 28

6.1发展趋势 28

6.2产业发展建议 28

附录： 30

常见缩略语 30

云智算光互连发展报告

1.背景与需求

在AI大模型、云计算及智能应用普及的推动下，全球算力需求正经历前所未有的爆发式增长。基于铜缆的互连技术在带宽密度、

传输距离与能耗效率上的瓶颈日益凸显，光子作为光互连技术的信息载体和物理基石，具有极低传输损耗、超高频率、抗干扰等物理特性，使得光互连技术在带宽、距离、抗扰、功耗、密度等方面具有压倒性优势，拥有巨大潜力。

光互连技术的应用范围正从传统的电信骨干网和城域网，快速向数据中心内部、高性能计算集群等更广泛的领域渗透。特别是在数据中心内部，随着服务器端口速率向400G、800G乃至1.6T演进，光互连技术方案正迅速取代铜缆，成为数据中心以及超节点场景下的优选方案。随着LPO、CPO等技术引入数据中心架构，光电协同设计已成为芯片集成的核心技术需求，芯片-封装-系统级的多维协同优化成为新的挑战。与此同时，随着全光交换技术的逐步小规模应用，为光互连技术的演进方向提供了新的思路。

本发展报告聚焦光互连技术在智算中心和数据中心等典型应用场景下的技术演进，为行业提供兼具前沿性与实践性的技术参考。

云智算光互连发展报告

2.智算中心光互连技术概述

随着智算中心的飞速发展，数据吞吐量激增，对底层硬件互连提出了前所未有的挑战。在此背景下，光互连技术以高带宽、低时延、低功耗等方面的优势，有望成为未来算力时代不可或缺的基础设施。智算中心场景下的光互连技术具体包括新型可插拔模块、光电共封以及光交换三个核心技术方向。

2.1新型可插拔模块

2.1.1线性可插拔光学

随着数据中心传输速率的不断攀升，传统光模块的功耗和成本急剧上升，已成为制约数据中心扩展的瓶颈。

图1线性可插拔光学结构

在传统光模块的功耗中，DSP模块占了很大的比例，因此在LPO技术中，直接去除了传统光模块中的DSP，在发射端使用具有高线性度的Driver，在接收端使用高线性度的TIA，从而构建一个纯模拟的、“线性直驱”的光信号处理通道，如图1所示。虽然去除了传统光模块中的DSP，但是DSP功能并未消失，而是转移到了交换机ASIC中，这意味着ASIC的SerDes模块必须具备更强的线性驱动能力和信号处理能力。

由于移除了传统光模块中的DSP模块，LPO技术能够将功耗降

低30%~50%，并能够降低延迟。于此同时，由于去除了DSP模块，

能够在一定程度上节省成本，并且LPO技术保留了可插拔的产品形态，有比较好的可维护性。

2.1.2线性接收光学

LRO在接收端移除了DSP，发送端