文章核心观点 人工智能计算需求呈指数级增长，正驱动数据中心互连技术发生根本性变革，其核心趋势是光互连技术（包括共封装光学CPO和光路交换OCS）将全面取代铜缆和可插拔光收发器，以实现更高的带宽、更低的功耗和更可靠的规模化扩展[1][4][10][66] 人工智能需求与数据中心变革 - 人工智能推理需求正呈指数级增长，成为主要驱动力，OpenAI和Anthropic的年收入均已达到约250亿美元[1][2] - 英伟达的AI计算订单积压额从去年的5亿美元激增至如今的1万亿美元[2] - 超大规模数据中心运营商贡献了英伟达需求的60%，并正在推动资本支出增长[2] - 随着人工智能从ChatGPT向深度推理和智能体发展，每次查询处理的词元数量增长数个数量级，对响应速度要求极高[5][6] 光互连技术发展趋势 - 未来五年内，数据中心内所有高带宽数据互连都将实现光纤化[1] - 光互连技术已从长途传输转向机架级通信，主要驱动力是带宽和可靠性提高，以及尺寸、功耗和成本下降[8][10] - 共封装光学器件（CPO）将取代可插拔收发器以实现横向扩展（Scale up），并取代铜缆以实现纵向扩展（Scale out）[4][17] - 光路开关（OCS）将补充甚至可能减少硅开关的应用，从而在更低功耗下提高可靠性和性能[4] 共封装光学（CPO）技术进展 - 英伟达和博通是CPO的两大主要厂商，均使用台积电的COUPE硅光子解决方案[16] - 英伟达宣布CPO将于2028年推出，将推出Feynman NVLink 8 CPO交换机用于扩展型连接[7] - Meta的可靠性数据显示，CPO光收发器比可插拔光收发器更可靠，且具有尺寸和功耗优势[17] - CPO的初始部署可能采用近封装光学器件（NPO）配置，未来将更靠近中介层以降低功耗、提高性能[31] - 密集波分复用（DWDM）是CPO的下一步发展方向，可将单根光纤上的波长数量增加至16个，从而以更低功耗实现更高带宽[31][33] 光路交换（OCS）技术生态与应用 - 谷歌是OCS技术的先驱，已将其部署在数据中心交换层顶端，可降低40%的功耗并减少资本支出[34] - 谷歌已将OCS需求外包给Lumentum和Coherent，短短几个季度内，这两家公司的OCS潜在收入从1亿美元飙升至4亿美元，Lumentum近期还与一家客户达成了一项价值10亿美元的交易[34] - 除谷歌外，其他超大规模数据中心运营商也开始采用OCS，预计将使潜在市场规模超过30亿美元[36] - 多家初创公司正在开发硅光子OCS解决方案，包括iPronics、n-eye和Salience，它们致力于满足高带宽密度、低损耗和低成本的要求[47][52][56][60][64] - 英伟达研究人员认为，OCS未来五年将在数据中心交换层级结构的各个层面发挥作用，提高网络灵活性和效率[42][45] 关键技术细节与厂商动态 - 英伟达的CPO光学引擎基于台积电COUPE平台，光子集成电路采用65nm SOI SiPh工艺，电光集成电路采用7nm FF CMOS工艺，整体面积约65mm²[23][25][29] - 在OFC 2026上，Ayar Labs与Wiwynn合作展示了一款全CPO扩展机架系统，机架内所有高带宽互连均采用单模光纤，铜线仅用于散热[18][20] - 激光器是所有光互连的核心，在CPO系统中通常设计为前面板可插拔式，便于故障更换并配备备用激光器[4][21] - 行业正探索从单波长向多波长DWDM的逐步过渡，并采用微环调制器以实现光子器件的微型化[31][33] - 成功的CMOS芯片制造商需要学习如何与光通信协同工作，以最大化利用效率[66]