通信行业AI硬科技和应用系列深度（一）：AI算力重塑光互联，高速率光模块与CPO产业化提速.pdf

AI算力与互联带宽的数倍级剪刀差正系统性重塑光通信产业格局。算力增速大幅领先于PCIe带宽、GPU内存及网络带宽的扩展节奏，互联已成为算力释放的关键瓶颈。在此背景下，光互联技术正经历三重跃迁：传输速率从800G向1.6T、3.2T迭代，载体形态从传统可插拔光模块向NPO近封装、CPO共封装演进，物理连接从单一节点向Scale Up机架内、Scale Out机架间、Scale Across数据中心三层架构拓展。

网络架构迭代

英伟达以系统级协同设计为核心，通过NVLink第六代、NVSwitch及NVLink Fusion构建端到端AI基础设施平台，单GPU带宽达3600GB/s。谷歌、Meta、AWS则围绕自研TPU、MTIA、Trainium芯片建设差异化网络，谷歌Virgo架构支持超百万颗TPU芯片组成单一训练集群，AWS新型RNG网络架构成本较传统胖树降低45%。

光模块与器件升级

高速光模块市场中，传统EML方案保持主流，硅光依托CMOS兼容工艺和高集成度加速渗透，预计2028年硅光渗透率将达60%。核心器件层面，DSP承担全链路信号重建功能，海外厂商垄断高端市场；TIA/Driver决定接收灵敏度与信号质量，224G高速产品由MACOM、MaxLinear等掌握全套SiGe工艺IP；探测器从PIN向Ge-on-Si集成演进，与硅光PIC共同优化接收链路。

CPO/NPO产业化提速

NPO作为中间架构，将光引擎移至ASIC附近保留可拆卸性，英伟达Rubin Ultra NVL576设计中单颗GPU光学引擎含量增幅达78%。CPO通过光引擎与ASIC共封装缩短信号距离，英伟达2026年下半年启动CPO交换机量产，博通推出Humboldt、Bailly、Davisson系列，台积电COUPE平台提供EIC与PIC的3D堆叠集成，Ayar Labs以UCIe标准芯粒形式嵌入计算芯片封装。产业链核心环节包括外部激光源、EIC/PIC、MRM/EAM调制器、FAU/DFAU、MPC及保偏光纤，封装能力、光纤耦合精度和测试效率为量产关键。

传输层需求释放

AI集群连接密度提升推动光纤用量、光缆芯数和端口密度同步增长，Scale Up成为光纤增量市场，预计规模扩展TAM达数十亿美元量级。MPO连接器向16芯、32芯及MMC、SN-MT等下一代小型化接口演进，MT插芯因精密制造、专利授权壁垒导致高端产能紧缺，单排16芯低损插芯成为1.6T光模块标配趋势。