当前AI加速爆发带动数据中心内部流量激增，光互联持续向算力连接环节渗透。

光互联新技术CPO、NPO、OIO、OCS百花齐放，叠加高速光模块加速迭代放量，共同推动光互联产业应用进程。

AI训练和推理等高算力场景对光互联提出更高要求，有望为产业链打开新一轮成长空间。

本文重点聚焦光互联产业链核心技术、竞争格局和发展趋势。

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什么是光互联？

光互联（Optical Interconnect）是以光波为信息载体，通过光纤和光波导或自由空间等介质实现电子设备间高速数据交换的技术。

光互联优势：其核心价值在于突破传统电互连的带宽、延迟和功耗瓶颈。光信号以接近光速传输，其带宽密度是电互联的100倍以上，单模块可支持1.6Tbps带宽。此外，光纤传输损耗极低（0.2dB/km），支持长距离无损传输，无需中继放大，适合跨机架、跨数据中心的大规模互联。

光互联为什么在数据中心重要？当前AI算力需求爆发，AI大模型参数呈百倍级增长，数据中心算力需求激增。传统电互连在带宽、功耗和延迟上遭遇瓶颈，而光互联能够突破带宽瓶颈缓解“功耗墙”问题，满足海量数据传输需求。尤其在大规模并行计算和高频数据交换的场景中，光互联的带宽优势更为明显。

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光互联演进路径

光互联方案正经历从传统架构向更高效集成形态的演进过程。

当前主流形态为面板可插拔光模块，光引擎与电芯片分离，通过接口连接，存在功耗和空间限制。光模块速率向3.2T甚至更高演进，支持下一代AI集群需求。

未来将逐步过渡到NPO（光引擎位于PCB）和CPO（光引擎位于基板）架构，实现光电器件在电路板或基板上的高度集成，降低功耗并提升传输效率。CPO技术向光I/O突破，实现算力芯片间光互联，构建片上光网络。

最终目标是实现无电Serdes直出光Serdes的OIO芯片出光形态，即光信号直接从芯片内部输出，彻底消除电光转换瓶颈，达到极致的能效与带宽性能。

这一演进路径体现了光互连技术向小型化、低功耗和高集成度发展的趋势。

此外，光互联在算力集群扩展中主要分为Scale Out（横向扩展）和Scale Up（纵向扩展）两种模式。在当前的AI集群建设中，Scale Out架构已成为主流方案。随着224G SerDes技术成熟，CPO和OCS有望成为Scale Up的主流方案，光模块需求持续高增。

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光互联核心技术

光互联核心技术涵盖多维度创新技术体系，其核心包括波分复用协议、硅光子集成、片上光网络（ONoC）三大基础技术。

以及共封装光学（CPO）、光输入输出（OIO）、光交换（OCS）三大落地技术路径。

CPO技术将光引擎与芯片封装集成缩短信号传输距离，OIO技术通过微光子器件实现芯片间微秒级低时延互联，OCS技术以光信号交换替代传统电子交换化解集群带宽拥堵难题。

以上技术协同构建起"光-电-算"深度协同体系，为AI算力集群提供全链路技术支撑。

跨数据中心光互联

当前算力需求不再局限于单机柜和单数据中心，跨数据中心互联的分布式算力集群逐步成为主流架构。

跨数据中心光互联利用波分复用和相干光通信技术，实现数十公里甚至跨洲际的数据中心互联。

主要应用于大型云厂商数据中心互联、AI集群跨数据中心调度和全球算力网络构建。

波分复用（WDM）：通过在同一根光纤中同时传输多个不同波长的光信号，每个波长对应一个独立的通信信道，从而显著提高光纤的传输容量。

光纤光缆：WDM的物理传输介质。长飞光纤采用平行熔融拉锥法研制的波分复用器（WDM），产品规格参数齐全，满足不同应用场景的需求；永鼎股份掌握光学镀膜、平面光波导技术，发力WDM滤光片、AWG芯片及激光器芯片的研发制造；亨通光电与中国联通联合部署了中国联通首条商用空芯光纤光缆线路，中天科技、长飞光纤、永鼎股份、烽火通信、通鼎互联等在空心光纤亦有布局。

相干光通信：利用光的相位和幅度来传输数据，具有灵敏度高、中继距离远、频谱效率优等特性。通过高级调制格式（如正交幅度调制QAM）和智能数字信号处理（DSP）技术，相干光通信能够实现高速率、长距离的数据传输。随着AI集群规模扩大，跨数据中心光互连需求激增，推动800G/1.6T相干光模块市场快速增长。

思科、Ciena、Lumentum、Coherent等厂商是海外龙头；国内中兴通讯和华为提供全系列相干光通信解决方案；光迅科技拥有全系列相干产品矩阵，包括从100G到800G的多种速率相干光模块；新易盛推出400G ZR/ZR 相干光模块，应用场景为数据中心互联和城域网络；中际旭创、亨通光电等厂商亦有所布局。新华三（紫光股份）在400G ZR诞生之初便与业界头部DCO厂商进行联合测试，并推出了IPoverDWDM解决方案。

板级光互连

板级光互连是在PCB级别上实现高速数据传输的技术，通过使用光纤或光波导等光学介质替代传统的铜缆，实现机架内服务器间的高速连接。

板级互联通过有源光缆（AOC）和光电混合板（OBO）替代铜缆，实现机架内服务器间的高速连接，应用于超算中心、AI训练集群和高性能服务器内部连接。

AOC（有源光缆）：是将光模块和光纤缆线集成为单一组件的光互连技术，替代了传统的铜缆，适用于机架内短距离（如<10m）的高速连接。国内长芯盛掌握有源光缆AOC全产业链技术；长芯博创面向电信和数据中心、消费及工业互联领域，提供光收发模块、有源光缆AOC和铜缆产品DAC/ACC/AEC等，速率范围覆盖10G~800G。

OBO（板载光学）：采用板载光学技术的光互连方案，将光引擎直接集成在PCB上，进一步缩短了电信号路径。由于OBO技术需要依赖高精度光耦合工艺（如硅光子集成），目前成本较高。致尚科技的MPC（金属PIC耦合器）是专为下一代共封装光学CPO与板载光学OBO应用研发的关键光子互连器件；胜宏科技也是OBO技术的重要推动者。

机架级光互连

机架级光互连技术演进路径：当前机架级光互连技术正沿着“NPO过渡→CPO主流→OIO终极”的路径发展。

短期（2026-2027）：NPO作为过渡方案快速部署，积累产业化经验；

中期（2028-2030）：CPO成为智算中心主流互连方案，支持800G/1.6T端口规模化商用；

长期（2030年后）：OIO技术成熟，实现芯粒级集成，带宽密度提升至1Tbps/mm²。

NPO（近封装光学）

NPO作为CPO的过渡方案，通过将光引擎与xPU芯片并排安装在同一基板上，平衡了集成度与可维护性。

该技术目前主要作为CPO的过渡方案，在高端数据中心部署，适用于需要高带宽和低延迟和低功耗的互连场景。

与CPO不同，NPO保留了独立光模块的形态，使得光引擎可以独立更换和维修，降低了维护成本和时间。此外，NPO技术不需要DSP（数字信号处理器）即可实现光电转换，从而降低了成本。

NPO技术目前主要应用于高端数据中心，特别是需要高带宽、低延迟和低功耗的互连场景。

谷歌、阿里、腾讯等云厂商正在加速推进NPO架构的落地与标准化。阿里已成功点亮3.2T NPO模块并应用于新一代国产四芯片交换机；腾讯加速探索基于硅光技术的NPO演进。

英伟达等芯片厂商也在持续推进NPO技术的研发和应用。

国内中际旭创、新易盛、华工科技、华懋、东山精密、汇绿生态等厂商在NPO技术的细分赛道有所布局。中际旭创表示NPO拥有更低的成本和更高的灵活性优势；华工科技发布了全球首款3.2T NPO光模块，并已应用于行业头部客户。

CPO共封装光学

CPO通过将光引擎与电芯片共封装在同一基板或中介层上，实现芯片级集成。

这种设计取消了传统形式的可插拔光模块通过前面板接口连接到主板的方式，将电信号传输路径从几厘米缩短到毫米级。

CPO技术目前主要应用于智算中心的交换设备，并有望进一步下探至GPU算力芯片，实现算力芯片的直接出光。

在AI训练集群中，CPO技术可解决GPU间通信瓶颈，支持万卡级AI集群高效训练，例如英伟达GB200超级芯片采用CPO技术实现800Gb/s互联。

国际巨头博通、英伟达、英特尔等已推出CPO交换机原型机，如博通2024年51.2T CPO交换机，并计划2026-2027年规模化商用。国内相关厂商中，天孚通信布局FAU和ELS封装；罗博特科主攻硅光和CPO设备；华懋和环旭则在CPO/NPO先进封装领域发力；大功率光源ELS环节主要参与者有源杰科技、永鼎股份、仕佳光子、长光华芯等；而致尚科技、太辰光、炬光科技、蘅东光、博创等在MPO、Fau/Mpc和shuffle box等细分环节均布局。此外，曦智科技、奇点光子等企业推出CPO原型系统，无锡芯光互连技术研究院开发1.6T CPO样机。

OIO 光学输入输出

OIO是一种广义的光互联技术，旨在通过高带宽高密度的光接口解决大容量芯片间的通信瓶颈。

其并非单一的产品形态，而是涵盖了多种光互联技术，包括CPO等。

OIO技术可以彻底摒弃传统的铜线电气I/O，消除了板级电气走线的瓶颈，将带宽密度提升至1Tbps/mm²（3D封装）并将延迟降低至纳秒级，能效提升相比CPO低一个数量级。

该技术目前仍处于实验室研发阶段，目前面临封装工艺、散热设计和成本等挑战。但长期来看有望重构计算架构，为下一代数据中心架构提供新可能，预计2030年后逐步商用。

OCS 全光电路交换

光电路交换（OCS）是全光网络架构，基于光束偏转控制原理，通过动态光路调整实现光信号交换。

OCS被认为是与CPO/OIO等并行的远期替代电交换机的技术方案，三者协同形成“板级→机柜级→数据中心级”的全光交换矩阵。

OCS交换机原理图：

OCS主要聚焦机柜间、数据中心间的长距离光互联（跨度从米级到百公里级）。

海外巨头不断升级AI计算集群架构，谷歌在数据中心网络和TPU中大量引入OCS技术，第七代TPUIronwood集群采用超节点架构，单个集群可集成数万颗TPU芯片，将配置多达2000多台OCS交换机。早前英伟达推出Spectrum-XGS以太网，为OCS应用提供高效的软件生态。

谷歌国内OCS产业链相关配套厂商包括德科立（整机）、赛微电子（MEMS芯片代工）、光库科技（代工由子公司武汉捷普生产）等。中际旭创作为谷歌数据中心光模块的主力供应商，产品适配OCS系统的高速互联需求。

在核心零部件中，腾景科技全球钒酸钇晶体生产的领先企业，炬光科技透镜阵列产品全球领先；蓝特光学、永新光学、福晶科技和光纤阵列组件的太辰光等均有所布局。Polatis与国内厂商凌云光开始合作，凌云光已建立从器件设计到系统集成再到场景落地的完整OCS技术链条。

整体来看，光互联产业链涵盖从基础材料到终端应用的完整生态。当前光互联方案百家争鸣，行业景气度正在从高速光模块扩散至线缆、OCS、CPO等新兴方案。算力的加速爆发有望推动下游数据中心、电信网络和新兴市场等实现价值场景落地。