一场由算力驱动的光通讯变革正在上演 | VIP洞察周报

当AI大模型的参数规模突破万亿，当超大规模数据中心需要连接数十万颗GPU协同工作，一个比芯片本身更为基础的挑战正浮出水面：如何构建一张能够承载海量数据实时、无损、高效流动的“网络”？传统的三层式网络架构在AI带来的“东西向流量”洪流面前捉襟见肘，一场由AI驱动的光通讯产业变革正在全球数据中心加速上演。

爱集微VIP频道近日上线由富果研究制作的产业报告《AI应用如何重塑光通讯产业？一篇看懂交换机供应链的机遇与变革》，系统剖析了AI时代超大规模数据中心的技术变革，从架构演进、技术升级到供应链重构，为产业参与者和投资者提供了全面的行业洞察。

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核心洞察：从三层式到脊叶式，网络架构的范式革命

一、架构转型：脊叶式架构破解AI传输低延迟难题

传统数据中心以“南北向流量”为主（外部用户与服务器交互），采用三层式架构（接入层、汇聚层、核心层），能够满足常规企业应用需求。但AI应用的爆发催生了海量“东西向流量”——训练大型语言模型需成千上万台处理器协同运算，产生高频次数据交换与同步，传统三层式架构的瓶颈暴露无遗：服务器机柜间通信路径过长，核心层易拥堵，导致传输延迟，造成昂贵的GPU闲置和成本高企。

为解决这一难题，现代数据中心普遍转向脊叶式架构（Spine-Leaf Architecture），将网络扁平化为两层：叶交换机（Leaf Switch）直接连接服务器，脊交换机（Spine Switch）与所有叶交换机相连。

这种设计带来三大核心优势：

-极致低延迟：任意两台机柜通讯仅需“叶-脊-叶”两跳，极大缩短传输路径；

-高带宽与无限扩展：多路径设计避免单点瓶颈，流量均匀分散，扩容时仅需新增交换机；

-高可靠性：链路或交换机故障时流量可快速切换至备用路径，完美匹配AI运算对极致低延迟的严苛要求。

二、技术升级：传输规格迈向1.6T，光纤替代铜缆成必然选择

AI服务器机柜的算力集中化带来了前所未有的带宽压力：一台内含72颗GPU的NVL72机柜，对外总流量需求是传统服务器的数十甚至上百倍。面对这一挑战，“堆叠低速接口”的方案（如安装十几个100G接口）会导致数据中心布线复杂、能耗激增、成本失控，因此“提升单接口传输规格”成为唯一出路——以800G、1.6T等高速接口替代大量100G低速连接，直接驱动光通讯技术与元器件件升级。

传输媒介方面，铜缆的物理极限在高速场景下日益凸显：传输速率达400G、800G以上时，铜缆信号衰减严重，传输距离仅能限制在数米内，且易受电磁干扰，无法满足大型数据中心数十米的机柜连接需求。光纤成为必然选择，其核心优势包括：

-超高带宽：红外光载波的可用带宽远超铜缆，轻松支撑400G、800G乃至1.6T及更高速率；

-超长传输距离：信号衰减极低，无需中继放大即可覆盖数据中心内部连接需求；

-抗电磁干扰：光信号传输不受外界电磁场影响，保障信号纯净稳定；

-轻便小巧：相比铜缆更细更轻，节省机房空间并改善散热，完美适配高密度部署场景。

三、核心组件：光收发模块性能与成本由DSP主导

光收发模块是光通讯系统的核心组件，相当于光纤“高速公路”的“上下匝道”，负责电信号与光信号的相互转换。

随着传输速率迈向400G、800G级别，信号失真和噪声问题加剧，传统CDR（时钟数据恢复）芯片已无法满足需求，数字信号处理器（DSP）成为关键。DSP不仅涵盖CDR的基础功能，还能通过复杂算法在发射端预补偿信号、在接收端还原解码失真信号，确保原始数据的完整性。在高速模块中，DSP的成本和功耗占比高达50%，其运算能力和算法效率直接决定光收发模块的性能上限与成本结构。这使得博通（Broadcom）、Marvell等顶尖DSP设计厂商掌握行业话语权，定义技术规格并主导采购量，切入其供应链成为相关企业的重要成长路径。

四、供应链格局：上中下游分工明确，垂直整合成趋势

光通讯产业供应链呈现清晰的上中下游分工：

上游：化合物半导体与芯片制造

核心是磊晶圆（Epi-Wafer）生产，采用MOCVD技术在砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等三五族半导体基板上生长纳米级超薄薄膜。短距离应用以GaAs磊晶圆为主，中长距离依赖InP磊晶圆，主要供应商包括台湾联亚、英国IQE等。晶圆制造环节分为代工模式（台湾环宇-KY、稳懋）和IDM模式（美系Coherent、Lumentum等）。

中游：元件封装与模块整合

封装分为传统TO-CAN+OSA封装（技术成熟、可靠性高）和高速DSP芯片级封装（COB，跳过独立元件封装，直接将光学芯片、电子芯片等集成于PCB，是400G以上高速模块的主流方案）。模块整合环节将OSA、光引擎、DSP、驱动IC等元件集成封装为标准化光收发模块（遵循SFP、QSFP等规格），同时提供AOC（有源光缆）等端到端解决方案。

下游：网络设备制造商与终端客户

品牌设备商（如思科Cisco、Arista）采购交换机ASIC芯片，结合自有软件与硬件设计销售品牌交换机，面向企业客户和电信运营商；白牌代工厂（如台湾智邦）则与云服务提供商深度合作，按客户规格制造硬件，由云服务商后续安装操作系统。

五、未来趋势：CPO技术颠覆产业，供应链价值重构

尽管传输规格已演进至800G、1.6T，当交换机ASIC传输总容量提升至51.2T甚至102.4T时，传统可插拔光收发模块仍面临功耗、散热和信号损耗瓶颈。CPO技术成为破局关键：将光引擎从独立可插拔模块中移出，直接与交换机ASIC芯片共同封装在同一载板上，通过载板内部电路而非铜线沟通，大幅缩短电传输路径，降低能源消耗和信号损耗。

CPO技术不仅是技术升级，更将重塑产业价值链：价值将向三类企业集中——

-能够整合“硅”与“光”的顶尖芯片设计厂商（如博通Broadcom、英伟达NVIDIA）；

-具备先进封装能力的厂商（如台积电、日月光）；

-能生产小型化、高适配性光学元件的上游厂商。

这场光电整合革命将改变行业游戏规则，掌握核心技术的企业将成为未来赢家。

报告核心结论：光通讯产业迎来黄金发展期

AI对算力的无尽渴求正在驱动数据中心架构与光通讯技术的根本性变革：脊叶式架构解决低延迟传输难题，传输规格向1.6T进阶，光纤替代铜缆成为必然，DSP主导高速光收发模块性能，CPO技术开启下一代创新。

供应链方面，上中下游分工明确，垂直整合与技术迭代成为企业竞争核心。未来，光通讯产业将在AI的持续推动下实现规模与技术的双重突破，而能够精准把握架构转型与技术革新趋势的参与者，将充分享受行业成长红利。

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