【中国移动】面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书(2025年)

近日，中国移动联合中移智库、中国移动通信研究院、中国移动云能力中心、中国移动设计院共同发布了《面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书（2025年）》。该报告深入剖析了芯片级光互连技术的核心原理、架构设计，并探讨了光源、调制器等关键器件的技术发展路径，同时梳理了芯片级光互连在国内外的产业现状，研判未来趋势和挑战。这份报告为理解光互连技术在智算集群中的应用提供了全面的视角，其中包含了丰富的技术细节和行业分析，对于关注未来数据中心和人工智能基础设施发展的专业人士来说，是一份不可多得的宝贵资料。

随着人工智能技术的飞速发展，智算集群已成为推动大模型训练、自动驾驶算法迭代等前沿领域的核心力量。这些集群的规模和算力不断突破，对互连技术提出了前所未有的挑战。传统电互连方案受限于带宽、延迟和功耗，已难以满足需求。在这一背景下，芯片级光互连技术以其卓越的性能优势，成为下一代智算基础设施的关键技术。

芯片级光互连技术的核心在于将光引擎与电芯片合封在一起，实现电信号传输距离的大幅压缩，从而改写物理层互连架构，提升系统能效。这一技术已被业界广泛认为是智算基础设施未来的发展方向。与传统可插拔光模块相比，芯片级光互连技术通过先进封装技术，实现了50%以上的系统能效提升，这对于构建大规模智算集群来说至关重要。

在全球范围内，智算中心的规模已经达到十万卡级别，智算集群架构正在经历一场根本性变革。这种变革不仅仅是硬件的堆叠，而是通过高速互连技术，将数十乃至上千颗GPU芯片集成于单个或多个机柜的集群系统，突破传统设备算力瓶颈，实现大模型训练与推理效率的飞跃。在这个过程中，光互连技术展现出了其独特的优势，包括低损耗、长距离、高带宽密度、高信号完整性以及低空间占用等。

光互连技术的发展，尤其是芯片级光互连技术，正在推动数据中心互连架构的革新。这项技术通过将光电转换技术集成到芯片级别，不仅拓展了传输距离，降低了系统功耗，还通过光信号的长距离传输解决了单节点规模扩大的空间限制问题。可以说，“光进铜退”已成为智算集群的必然趋势，是实现未来算力跨越式发展的核心驱动力。

在芯片级光互连技术的发展中，硅光集成方案因其集成度高、调制速率高，光源外置稳定性高等特性，成为CPO的主流方案。随着研究的深入，硅光技术有望成为OIO中最核心的光学解决方案。此外，基于VCSEL和Micro-LED的光引擎方案也在特定场景下展现出竞争力，三者将在智算互连不同场景中形成互补，共同推动短距至中短距光互连技术的迭代升级。

尽管光互连技术展现出巨大潜力，但从实验室走向商用落地，仍面临多个方面的挑战。这些挑战包括标准化的缺失、封装工艺的复杂性、器件性能的优化、系统散热问题、仿真与建模的高要求以及测试与验证的难题。为了推动芯片级光互连技术的商用落地，需要从多个维度系统应对当前面临的挑战，包括加快推动统一的CPO接口与封装标准制定，发展高密度、高精度的2.5D/3D封装技术，建立统一的PDK体系，推动电-光-热多物理场协同仿真工具的开发，设计专用的测试平台与自动化在线诊断机制，以及加强上下游协同，共同构建端到端的产业生态闭环。

在全球范围内，国际厂商已经形成了从技术验证到商用量产的闭环，而国内则处于从研究向应用转化的起步阶段。国内企业在1.6T硅光可插拔模块和CPO样机方面形成布局，逐步积累产业化经验。我国芯片级光互连技术正从技术研究向试点商用迈进，未来将在自主可控与规模化应用上的增长潜力持续释放。

这篇文章的灵感来自于《面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书（2025年）》。除了这份报告，还有一些同类型的报告也非常有价值，推荐阅读，这些报告我们都收录在同名星球，可以自行获取。

以上为节选样张，关注公众号【蝉鸣报告】回复领取PDF完整电子版（无广告）。

【蝉鸣报告】每日更新最新硬核报告，覆盖产业报告、全球化、经济报告、趋势等全领域。