数据中心高速高密光互联技术演技趋势

数据中心高速高密光互联技术演技趋势2数据中心智算光网络架构数据中心光互联技术需求Scale

Out网络-光互联可插拔光模块技术方案光模块-硅光芯片Scale

Up

网络-光互联技术路线（NVlink

vs

ESUN

vs

UPN）光互联技术需求

(高密&高速)总结目录数据中心智算光网络在Scaleout网络中，光互联技术解决其带宽、容量以及功耗问题；在Scale

up网络中，OIO技术有望替代铜缆连接，提升带宽和容量。铜光4跨数据中心的相干产品，同时在数据内部，已覆盖单波100G和单波200G的短距光互联产品，同时在NPO、CPO以及Scale

up中都已启动新产品开发。相干400G-ZR+800G-ZR+1.6T-ZR+100G/Lane4X100GDR4/FR48X100GDR8/FR8200G/Lane4X200GDR4/FR48X200GDR8/FR8NPO/CPO3.2T6.4T/12.8T400G/LaneSi+InPSi+LiNbO3Scale

UpOIO技术100km+<20km<50m3.2T/6.4T

NPO跨数据中心数据中心内部XX数据中心光互联需求XX光互联技术路线4X100G32X100G32X200G4X200G8X100G8X200G4X400GXX数据中心批量部署百万级400G、800G光互联模块，1.6T光模块预计下半年进入量产，同步开启3.2T/6.4T

NPO研发验证。5FRO/LRO/LPONPO400G800G1.6T3.2T6.4T6XX—可插拔光模块架构DSP+DriverFROTROLPO早期技术方案；具备互联互通优势；高功耗，高成本，高时延；停留在4X100G节点主流技术方案；具备互联互通优势，功耗降低，成本降低；高时延；4X100G，8X100G，8X200G光模块下一步技术方案；具备互联互通优势，功耗进一步降低；成本相比FRO减小不显著，高时延；探索技术方案；低时延，功耗降低，成本降低；互联互通问题；小规模部署验证；XX——光芯片路径选择800G方案带宽误码率功耗应用硅光Retimer~35GHz优<14W主流方案LRO~35GHz优~9W有望成为降功耗选择LPO>40GHz较差~7W链路损耗，互联互通存在问题EMLRetimer~30GHz优13W成本差于SiPhVCSELRetimer~25GHz优11WVR部署不如DR产品硅光产能优势成本优势低故障率性能优势高度集成化高密封装三种趋势：

1）DR方案优于VR；

2）硅光占比高于EML；3）400G→800G→1.6T，硅光占比提升显著/app-note/understanding-vcsels-from-epitaxial-wafer-growth-to-failure-analysis/50Gb/sElectro-AbsorptionModulatorIntegratedwithaDistributedFeedbackLaserforPassiveOpticalNetwork

Systemshttps:///topics/computer-science/silicon-photonics7VCSELEML硅光首款单波4X100G硅光芯片性能优异，支持FRO/LPO等产品开发，并实现量产，率先完成规模部署。31GHz遵循GR468的光通信国际标准，硅光芯片可靠性验证通过。8调制器带宽做到31GHz8寸-晶圆DSP直驱模块验证眼图全栈自研100G/Lane硅光互联芯片ER~4.73dB,

TDECQ~0.95阿里400G硅光芯片9自研国产100G&200G

/Lane硅光芯片基于全国产硅光工艺线，100G硅光互联芯片已经完成量产，同时单波200G产品硅光互联芯片的研发及量产，调制带宽>65GHz，满足数据中心光模块的指标需求。200Gbps-DSP直驱光模块,

Mod_BW>65GHz12寸-晶圆单波400G-SiPh/LiNbO3/EMLGeSiEAMModulator,

BW~110GHz1A/W；Cpd~3fF；DarkCurrent~30nA铌酸锂平台，低插损、高带宽优势，工程实现会议：：：会议，高速的 激光器400G-IMDD时代，InP平台仍表现更为优异的带宽性能会议调制高性能收发器器纯硅光平台，小尺寸、高带宽EAM调制器，高速光电探测器EqualizedSiMZI-Modulator-AMF_2025

OFC[1]H.Wangetal.,"90GHzSiliconMach-ZehnderModulatorwithIntegratedEqualizerfor1.6Tbps(200G/λ)I1MDDTransceivers,"2025OpticalFiberCommunicationsConferenceandExhibition(OFC),SanFrancisco,CA,USA,2025,pp.

1-3.Scale

up——智算光网络UPN512Dense

向

MoE

的范式转变单一预训练向训推一体化All

to

All通信常态化带宽密度指数增长NVLinkESUN(以太网)闭源；跨机柜，近端铜，远端光；依赖单Rack带宽能力，兼容性更强，跨Rack

P2P带宽受限；更大Scale

Up域扩展难度上升；开放；单层switch互联，全光互联；高密系统解耦，网络带宽更均匀，拓扑更简单；通信模型适应性更强，更易扩展；开放；依托成熟生态，提供开放L2/L3以太网帧结构和交换机制，产业协同；核心性能存在挑战；Scale

up——高速高密光互联技术支持开放、解耦的生态体系；Socket方案，多供应商体系，相比于CPO易于替换；链路损耗介于Pluggable和CPO之间

；SiPh

&

VCSEL技术方案;3.2T

NPOOIF标准；6.4T

UPO生态标准；可插拔形态-XPO共封装VCSEL[1]硅光[2]近封装3.2T

NPO：功耗降低50%，时延~110nsNPO光引擎高密光封装技术光耦合核心痛点问题连接器通道密度问题；FAU（保偏+非保偏）加工难度；偏振调控问题；激光器外置&激光器内置大功率激光器；2D-光栅耦合器集成Laser 高密端面耦合（来源：Cisco

3.2T

CPO）[1]YanyunXue,HaoChen,YujinBao,JianjiDong,andXinliangZhang,"Two-dimensionalsiliconphotonicgratingcouplerwithlowpolarization-dependentlossandhightolerance,"Opt.Express27,22268-22274

(2019)NPO光引擎高速封装技术高速SI性能EIC与PIC封装损耗；PCB_高速走线损耗；Socket连接器损耗，规格多样化；PIC的收发高速串扰；Socket-PIN

MAP2D/2.5D高速封装技术[1]3D高速封装技术（来源：TSMC）[1]Advance2.5Dand3Dpackagingtechnologiesfornextgenerationsiliconphotonicsinhighperformancenetworkingapplications,ECTC,

2022总结AI算力需求旺盛，推动数据中心智算光网络带宽和速率的快速提升，光互联技术更新迭代，从400G、800G迈向1.6T、3.2T甚至6.4T、12.8T；AI模型的发展，算力规模的扩大，催生scale

up光网络快速落地，呈现“近端铜、远端光”，“铜进光退”多种趋势发展；硅光技术，相比于VCSEL以及EML技术，具备成本、供应、国产化等优势，在国内需求占比显