當(dāng)AI大模型的參數(shù)規(guī)模突破萬億，當(dāng)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心需要連接數(shù)十萬顆GPU協(xié)同工作，一個(gè)比芯片本身更為基礎(chǔ)的挑戰(zhàn)正浮出水面：如何構(gòu)建一張能夠承載海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、無損、高效流動(dòng)的“網(wǎng)絡(luò)”？傳統(tǒng)的三層式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在AI帶來的“東西向流量”洪流面前捉襟見肘，一場由AI驅(qū)動(dòng)的光通訊產(chǎn)業(yè)變革正在全球數(shù)據(jù)中心加速上演。

愛集微VIP頻道近日上線由富果研究制作的產(chǎn)業(yè)報(bào)告《AI應(yīng)用如何重塑光通訊產(chǎn)業(yè)？一篇看懂交換機(jī)供應(yīng)鏈的機(jī)遇與變革》，系統(tǒng)剖析了AI時(shí)代超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的技術(shù)變革，從架構(gòu)演進(jìn)、技術(shù)升級到供應(yīng)鏈重構(gòu)，為產(chǎn)業(yè)參與者和投資者提供了全面的行業(yè)洞察。

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核心洞察：從三層式到脊葉式，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的范式革命

一、架構(gòu)轉(zhuǎn)型：脊葉式架構(gòu)破解AI傳輸?shù)脱舆t難題

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心以“南北向流量”為主（外部用戶與服務(wù)器交互），采用三層式架構(gòu)（接入層、匯聚層、核心層），能夠滿足常規(guī)企業(yè)應(yīng)用需求。但AI應(yīng)用的爆發(fā)催生了海量“東西向流量”——訓(xùn)練大型語言模型需成千上萬臺(tái)處理器協(xié)同運(yùn)算，產(chǎn)生高頻次數(shù)據(jù)交換與同步，傳統(tǒng)三層式架構(gòu)的瓶頸暴露無遺：服務(wù)器機(jī)柜間通信路徑過長，核心層易擁堵，導(dǎo)致傳輸延遲，造成昂貴的GPU閑置和成本高企。

為解決這一難題，現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心普遍轉(zhuǎn)向脊葉式架構(gòu)（Spine-Leaf Architecture），將網(wǎng)絡(luò)扁平化為兩層：葉交換機(jī)（Leaf Switch）直接連接服務(wù)器，脊交換機(jī)（Spine Switch）與所有葉交換機(jī)相連。

這種設(shè)計(jì)帶來三大核心優(yōu)勢：

-極致低延遲：任意兩臺(tái)機(jī)柜通訊僅需“葉-脊-葉”兩跳，極大縮短傳輸路徑；

-高帶寬與無限擴(kuò)展：多路徑設(shè)計(jì)避免單點(diǎn)瓶頸，流量均勻分散，擴(kuò)容時(shí)僅需新增交換機(jī)；

-高可靠性：鏈路或交換機(jī)故障時(shí)流量可快速切換至備用路徑，完美匹配AI運(yùn)算對極致低延遲的嚴(yán)苛要求。

二、技術(shù)升級：傳輸規(guī)格邁向1.6T，光纖替代銅纜成必然選擇

AI服務(wù)器機(jī)柜的算力集中化帶來了前所未有的帶寬壓力：一臺(tái)內(nèi)含72顆GPU的NVL72機(jī)柜，對外總流量需求是傳統(tǒng)服務(wù)器的數(shù)十甚至上百倍。面對這一挑戰(zhàn)，“堆疊低速接口”的方案（如安裝十幾個(gè)100G接口）會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心布線復(fù)雜、能耗激增、成本失控，因此“提升單接口傳輸規(guī)格”成為唯一出路——以800G、1.6T等高速接口替代大量100G低速連接，直接驅(qū)動(dòng)光通訊技術(shù)與元器件件升級。

傳輸媒介方面，銅纜的物理極限在高速場景下日益凸顯：傳輸速率達(dá)400G、800G以上時(shí)，銅纜信號衰減嚴(yán)重，傳輸距離僅能限制在數(shù)米內(nèi)，且易受電磁干擾，無法滿足大型數(shù)據(jù)中心數(shù)十米的機(jī)柜連接需求。光纖成為必然選擇，其核心優(yōu)勢包括：

-超高帶寬：紅外光載波的可用帶寬遠(yuǎn)超銅纜，輕松支撐400G、800G乃至1.6T及更高速率；

-超長傳輸距離：信號衰減極低，無需中繼放大即可覆蓋數(shù)據(jù)中心內(nèi)部連接需求；

-抗電磁干擾：光信號傳輸不受外界電磁場影響，保障信號純凈穩(wěn)定；

-輕便小巧：相比銅纜更細(xì)更輕，節(jié)省機(jī)房空間并改善散熱，完美適配高密度部署場景。

三、核心組件：光收發(fā)模塊性能與成本由DSP主導(dǎo)

光收發(fā)模塊是光通訊系統(tǒng)的核心組件，相當(dāng)于光纖“高速公路”的“上下匝道”，負(fù)責(zé)電信號與光信號的相互轉(zhuǎn)換。

隨著傳輸速率邁向400G、800G級別，信號失真和噪聲問題加劇，傳統(tǒng)CDR（時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)）芯片已無法滿足需求，數(shù)字信號處理器（DSP）成為關(guān)鍵。DSP不僅涵蓋CDR的基礎(chǔ)功能，還能通過復(fù)雜算法在發(fā)射端預(yù)補(bǔ)償信號、在接收端還原解碼失真信號，確保原始數(shù)據(jù)的完整性。在高速模塊中，DSP的成本和功耗占比高達(dá)50%，其運(yùn)算能力和算法效率直接決定光收發(fā)模塊的性能上限與成本結(jié)構(gòu)。這使得博通（Broadcom）、Marvell等頂尖DSP設(shè)計(jì)廠商掌握行業(yè)話語權(quán)，定義技術(shù)規(guī)格并主導(dǎo)采購量，切入其供應(yīng)鏈成為相關(guān)企業(yè)的重要成長路徑。

四、供應(yīng)鏈格局：上中下游分工明確，垂直整合成趨勢

光通訊產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈呈現(xiàn)清晰的上中下游分工：

上游：化合物半導(dǎo)體與芯片制造

核心是磊晶圓（Epi-Wafer）生產(chǎn)，采用MOCVD技術(shù)在砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）等三五族半導(dǎo)體基板上生長納米級超薄薄膜。短距離應(yīng)用以GaAs磊晶圓為主，中長距離依賴InP磊晶圓，主要供應(yīng)商包括臺(tái)灣聯(lián)亞、英國IQE等。晶圓制造環(huán)節(jié)分為代工模式（臺(tái)灣環(huán)宇-KY、穩(wěn)懋）和IDM模式（美系Coherent、Lumentum等）。

中游：元件封裝與模塊整合

封裝分為傳統(tǒng)TO-CAN+OSA封裝（技術(shù)成熟、可靠性高）和高速DSP芯片級封裝（COB，跳過獨(dú)立元件封裝，直接將光學(xué)芯片、電子芯片等集成于PCB，是400G以上高速模塊的主流方案）。模塊整合環(huán)節(jié)將OSA、光引擎、DSP、驅(qū)動(dòng)IC等元件集成封裝為標(biāo)準(zhǔn)化光收發(fā)模塊（遵循SFP、QSFP等規(guī)格），同時(shí)提供AOC（有源光纜）等端到端解決方案。

下游：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商與終端客戶

品牌設(shè)備商（如思科Cisco、Arista）采購交換機(jī)ASIC芯片，結(jié)合自有軟件與硬件設(shè)計(jì)銷售品牌交換機(jī)，面向企業(yè)客戶和電信運(yùn)營商；白牌代工廠（如臺(tái)灣智邦）則與云服務(wù)提供商深度合作，按客戶規(guī)格制造硬件，由云服務(wù)商后續(xù)安裝操作系統(tǒng)。

五、未來趨勢：CPO技術(shù)顛覆產(chǎn)業(yè)，供應(yīng)鏈價(jià)值重構(gòu)

盡管傳輸規(guī)格已演進(jìn)至800G、1.6T，當(dāng)交換機(jī)ASIC傳輸總?cè)萘刻嵘?1.2T甚至102.4T時(shí)，傳統(tǒng)可插拔光收發(fā)模塊仍面臨功耗、散熱和信號損耗瓶頸。CPO技術(shù)成為破局關(guān)鍵：將光引擎從獨(dú)立可插拔模塊中移出，直接與交換機(jī)ASIC芯片共同封裝在同一載板上，通過載板內(nèi)部電路而非銅線溝通，大幅縮短電傳輸路徑，降低能源消耗和信號損耗。

CPO技術(shù)不僅是技術(shù)升級，更將重塑產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈：價(jià)值將向三類企業(yè)集中——

-能夠整合“硅”與“光”的頂尖芯片設(shè)計(jì)廠商（如博通Broadcom、英偉達(dá)NVIDIA）；

-具備先進(jìn)封裝能力的廠商（如臺(tái)積電、日月光）；

-能生產(chǎn)小型化、高適配性光學(xué)元件的上游廠商。

這場光電整合革命將改變行業(yè)游戲規(guī)則，掌握核心技術(shù)的企業(yè)將成為未來贏家。

報(bào)告核心結(jié)論：光通訊產(chǎn)業(yè)迎來黃金發(fā)展期

AI對算力的無盡渴求正在驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)與光通訊技術(shù)的根本性變革：脊葉式架構(gòu)解決低延遲傳輸難題，傳輸規(guī)格向1.6T進(jìn)階，光纖替代銅纜成為必然，DSP主導(dǎo)高速光收發(fā)模塊性能，CPO技術(shù)開啟下一代創(chuàng)新。

供應(yīng)鏈方面，上中下游分工明確，垂直整合與技術(shù)迭代成為企業(yè)競爭核心。未來，光通訊產(chǎn)業(yè)將在AI的持續(xù)推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)規(guī)模與技術(shù)的雙重突破，而能夠精準(zhǔn)把握架構(gòu)轉(zhuǎn)型與技術(shù)革新趨勢的參與者，將充分享受行業(yè)成長紅利。

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