联合编写单位（排名不分先后，按汉语拼音排序）： 北京凌云光通信技术有限责任公司 烽火通信科技股份有限公司 飞腾信息技术有限公司 光本位智能科技（上海）有限公司 华为技术有限公司 昆仑芯（北京）科技有限公司 沐曦集成电路（上海）股份有限公司 摩尔线程智能科技（北京）有限责任公司 锐捷网络股份有限公司 上海曦智科技有限公司 上海图灵智算量子科技有限公司 苏州盛科通信股份有限公司 苏州奇点光子智能科技有限公司 (2025) 9 图 2-1 十万卡级智算中心集群光互连架构设计 2.1.1. 设备级光互连：光交换机的演进与应用 随着智算集群规模持续扩展，电交换芯片逐渐显现瓶颈。单芯片 容量受制于集成电路工艺的发展，使得电交换芯片在制程工艺、转发 架构与缓存设计等方面面临诸多挑战，交换芯片更新迭代速度明显放 缓，网络规模难以快速扩展；高速SerDes和复杂转发架构导致功耗和 延迟不断上升，信号完整性问题也需要依赖复杂DSP补偿。 面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书 (2025) 17 图 2-11 芯片级光互连的组件构成（以基于硅光技术的CPO设备为例） 如下图所示，光引擎由光集成电路（PIC, Photonic Integrated Circuit）和电集成电路（EIC, Electronic Integrated Circuit）组成。 其中PIC主要包含调制器（MOD, Modulator）和探测器（PD, Photo-

智慧养老产业链的上游主要包括 为终端产品提供核心软硬件支撑 的供应商，具体涵盖各类传感器、 集成电路、伺服电机等硬件制造 商，以及操作系统、云计算平台 等软件服务商。 软件供应商 智慧养老产品与服务供应商 ❑ 专注于为可穿戴医疗设备和养老机器 人提供感知层硬件（如传感器）、控 制层硬件（如集成电路/芯片）及执 行层硬件（如伺服电机、减速器）。 ❑ 软件部分则构成了系统的“大脑”与 “神经”，涵盖终端设备上的嵌入式 中国智慧养老产业 白皮书 | 2025/09 www.leadleo.com 400-072-5588 进出口数量及均价 进出口金额 15 第二章【上游分析】集成电路 中国集成电路进出口金额、数量及单价，2020-2024年 中国集成电路产业仍面临供需结构性矛盾，进口依赖与贸易逆差凸显 高端芯片的产业链短板，但出口产品附加值的持续提升和价差收窄， 表明产业正通过技术创新稳步向价值链高端迈进 来源：海关总署，头豹研究院 9%，近五年累计出口7,202亿美元，显示 出中国集成电路产品的国际竞争力持续提升。 进口需求持续旺盛。2024年进口总额3856亿美元，同比增长9.5%，近五年累计进口达19,358亿美元，反映 出中国市场对集成电路产品保持强劲需求。 贸易逆差仍待改善。2024年贸易逆差2261亿美元，同比扩大4.9%，近五年累计逆差达12,156亿美元，表明 中国在高端集成电路领域仍存在供给缺口，产业自主创新亟待加强。

6 图 2：VRM 解决方案从分立功率级到背面垂直供电模块演进 图 1 展示了供电方式向垂直供电发展的趋势。 图 1：现代 AI 处理器正通过垂直供电方式供电 背面垂直供电模块将多相降压电路所需的芯片组和电感集成于一体，是实现垂直供电的基本组成部分。 英飞凌提供从分立功率级到双相、四相垂直功率模块的完整产品组合。图 2 展示了这些产品在电流密度这一关键 性能指标方面的演进过程，其中第三代产品的电流密度已达到优异的 保持时间要求下，电解电容将占据相当大的空间。因此，必须采用一种去耦缓冲电路或功率脉动缓冲电路，以 便使电容中的能量几乎可以完全释放利用，直至接近 0V。该电路通常位于功率因数校正（PFC）级和后续的隔离式 DC-DC 级之间，其优势在于：即使交流输入出现短暂中断，也能维持 DC-DC 级输入电压的稳定，使 DC-DC 转换器 能够针对更窄的输入电压范围进行优化。此外，功率脉动缓冲电路不仅能吸收瞬态负载阶跃，还能以受控的方式， 不间断电源（UPS）（带或不带旁路功能），可以在三相交流配电 架构中应对停电事件。 此外，超级电容托盘可用于应对 GPU 负载的动态变化。另一种方案是在 AC-DC 电源模块内部集成功率脉动缓冲电路， 以在 GPU 负载脉动时，对交流电网进行有效缓冲。 16 三、数据中心的整体供电 预测五：新一代数据中心的功率需求将迈向吉瓦级规模 随着现代 GPU 功耗的不断攀升，以及 AI 计算节

直接安装到系统主板上，但交换或计算的电芯片仍然保持独立的封 装，如图 3 所示。光引擎与电芯片通过主板上的精密走线进行互连。 图 3 板上光学结构 由于移除了可插拔模块的“金手指”接口、外壳以及部分重复 的电路，缩短了电芯片与光引擎的电气路径，从而降低了信号驱动 的功耗。同时，如果光引擎损坏，可以单独进行更换，而无需更换 昂贵的电芯片或整个主板。 在性能方面，OBO 虽然优于可插拔模块，但由于主板上的互连 OIO 可插拔外置激光光源的外形、光学接口、电气接口、热 管理与通用管理接口等，适用范围包括 CPO、NPO 及 OIO 等场景。 在国内，中国科学院计算所联合电子标准院牵头制定了《半导 体集成电路 光互连接口技术要求》(T/CESA 1266-2023)标准草案， 云智算光互连发展报告 并于 2023 年 7 月正式发布。这是我国自主制定的首个面向 CPO 场景 的标准，描述了用于微电子芯片光互连接口的共封装模块的设计技 芯片或仅保留部分重定时功能，降低功耗与延 迟。该项技术目前已实现了初步商业化，并在 112G SerDes 场景下 完成部署。在光电混合与共封装技术方面，NPO/CPO/OIO 技术通过 不断缩短光引擎与算力/交换芯片的电路距离来实现对能耗限制的突 破。NPO 作为可插拔光模块与 CPO 之间的过渡方案，目前较为热门， 是一种比较稳妥的技术路线选择。OIO 技术落地需重构芯片架构， 因此与 GPU/CPU 厂商深度绑定，预计待

技术攻关与平台建设 • “揭榜挂帅”机制：武汉东湖高新区针对6G、第三代半导体等未来产业领域， 通过"揭榜挂帅"机制吸引顶尖人才，对重大紧缺项目最高支持1亿元。 • 公共技术平台：珠海市支持建设集成电路公共技术服务平台，对非营利性机构项 目按投入的最高70% 给予资助。 PART 1 | 智能制造发展背景 数据来源：中华人民共和国工业和信息化部。 内需增长与消费升级，驱动生产制造模式的智能化变革 大数据）与先进制造技术的深度融合，贯穿于产品、生产、服务全生命周期的各个环节。 其核心目标是实现生产过程的柔性化、智能化、绿色化和高度协同化。 消费电子与家电行业 高端装备与机械制造 半导体与集成电路 数控机床与增材制造 工业网络 其他 自动 化设 备 [图片] [图片] 智能制造数字化转型升级面临的四大核心场景 智能制造数字化转型 升级的四大场景 PART 2 | 智能制造数字化进展 每天释放工时 生产协同更高效 物料管理更透明 案例：维安 PART 4 | 行业典型实践案例——离散制造（半导体） 维安(WAYON)，是一家专注于电路保护与功率控制解决方案的提供商，主要从事电路保护元器件、功率半导体分立器件与模拟集成电路的 设计、制造及销售。 升级需求 • 人工理货过程繁琐，且容易出错，需实现线上完成，并 且推荐理货库位。 • 合编物料库存管理复杂，需要详细记录。

RoCEv2、InfiniBand）传输协议，支持复 杂网络策略，在智算中心广泛部署。基于电交换机的典型的架构包括 Fat-Tree、Leaf-Spine、Dcell、BCube 等。受限于集成电路工艺的发展 限制，传统电交换机的带宽密度已难以满足大模型训练增长的流量需 求。光交换具有大带宽、可靠性高、功耗小、组网灵活的特点，相比 电交换机具有高带宽、低能耗的优势，是突破网络核心侧带宽密度瓶 模式上存在根本差异：电交换采用分组交换（packet switching），可 灵活将同一链路上的连续数据包转发至不同目的地；而光交换采用线 路交换（circuit switching），一旦建立电路，链路在拓扑周期内固定， 无法并行服务其他节点，需依赖周期性拓扑重构实现全对全连接。 这一挑战异贯穿协议栈各层，促使现有的设计理念与机制需要重 新审视与调整，以充分发挥光电协同架构的潜力。 2 采用虚拟路径的多路径传输 光路与电路在传输延迟上的差异，还会导致一种典型现象：先经 电路发送的数据包，可能晚于后续经光路发送的数据包到达接收端， 从而引发乱序。传统传输层协议在面对乱序时，往往选择直接丢弃并 重传，这种处理方式虽然简单，但会严重削弱光电链路切换的效率。 应对这一问题有两类潜在优化方向：其一是在发送端对光链路的发送 进行精确延迟，使其在启动传输时，电路上的先发数据已接近到达接

通过环境响应动态屏蔽免疫表位，实现治疗 性蛋白的体内长效稳定。 1.3.3 生物分子集成电路与生物计算机器 生物计算硬件集成度低、自动化运行能 力不足，限制了其在高并行计算、复杂系统 优化等领域的应用潜力。 突破路径：开发基于 AI 的生物元件模 块化设计工具及集成系统，提升集成电路的 规模与功能。推动电子 - 分子双向通讯技术， 提升计算带宽与效率，构建全自动生物计算 机器。 120 140 160 0 50 100 150 200 250 300 350 400 灾害评估 分布式学习 边缘计算 边缘智能 环境监测 联邦学习 集成电路 设计 集成电路 技术 大语言 模型 LEO 卫星网络 模型分割 网络优化 语义通信 半导体器件 地形测绘 城市遥感 无线通信 蛋白质组学 公共卫生 图7｜工程科学领域AI总量、国家趋 基材料面临着越来越多的瓶颈，量子效应、 热效应以及电流泄漏等问题逐步显现，导致 器件性能特别是能效无法快速提升。其次， 半导体工艺的复杂性不断增加，如何优化工 艺参数以提高产量和良率成为亟待解决的问 题。此外，电路设计的规模和复杂度日益增 加，传统的设计方法在面对现代高性能、低 功耗芯片需求时，设计效率和效果都亟待提 高。 人工智能和机器学习技术的引入为微电 子领域带来了新的机遇，能够高效处理大规

口设计、提升通信距离、增强海量接入能力，并实现灵活组网部署。 首先，在轻量化空口设计方面，通过简化协议栈和信令流程，缩减标签在数 据处理与解调上的复杂度与功耗。采用低功耗友好的传输方式，使设备能够仅通 过包络检波等简单电路实现下行数据读取，从而满足能耗极低的运行需求。 其次，在海量接入方面，通过对标签数量的精确估计实现盘存参数的自适应 优化，并引入多标签并行接入机制，提升系统的整体吞吐能力与盘存效率。同时， 结 标签作为无源物联网端侧的核心载体，其性能直接决定系统覆盖能力、通信 效率和应用拓展空间。新标签技术围绕能量采集效率、极低功耗运行、增强通信 能力和通感一体化方向展开。 在能量采集方面，考虑通过材料科学与电路设计提升射频和光能的转换效率。 射频采能逐步向更高灵敏度的整流器件演进，结合新型二维材料降低漏电与提升 开关效率；光能解决方案则利用钙钛矿等新材料实现室内微弱光条件下的稳定供 能。 在低功耗 可结合滤波结构实现精准频谱选择与干扰抑制。 1.3.3. 新功能技术 无源物联网正从单纯的标识识别向更高价值的感知、定位与融合应用迈进。 感知方面，通过标签外部接口连接传感器、片上 SoC 集成传感器电路、或 敏感材料结合天线设计三方面进行改造优化，实现“通信+感知”的集成。 定位方面，通过结合 RSSI、读取次数等多特征提升定位稳定性，并结合多 种感知数据的融合定位方式降低因单一测量方式受环境影响造成的误差。

Fraser，Iyno Advisors Inc. 负责人 前端 原材料 晶圆 提高生产效率 提高质量 加快 NPI 实现成本节约 半导体制造执行系统 设计、晶圆厂、探头 组装、封装和 最终测试 印制电路板 (PCB)/ 多芯片模块 (MCM) 后端 数据仓库 数字孪生仿真 闭环智能制造 感知 连接 预测 在不影响任何精益制造流程的情况下，智能制造还能使企 业实现以下几点： • 实现 从精益制造向智能制造演进的企业将不再仅仅作出反应，而是主动加快晶圆代工厂 的演进，以便优化制造，并使公司在制造未来半导体的激烈竞争中立于不败之地。 从低效的反应性向高效的主动性演进 许多传统的集成电路代工厂都秉持反应性思维，依赖于事故后分析和纠正措施，而 这往往会导致生产延误。然而，采用智能制造，通过数字孪生收集全面的实时数据 模拟下一代流程，并为更智能、更及时的决策提供信息却是实现数字化转型的关键

米的两个离子阱量子计 算系统之间的预报式远程量子纠缠和受控 Z（CZ）逻辑门传送，保 真度为 86% 18。摩根大通联合 Quantinuum 在 56 比特 H2-1 离子阱量 子处理器执行随机电路采样，实现可认证量子随机数生成19。 12 https://www.riken.jp/en/news_pubs/news/2025/20250422_1/index.html 13 https://doi 技术竞争力尚未完全显现。2025 年，新南威尔士大学等基于硅半导 体量子系统实现 97.17%的贝尔态保真度，为量子纠缠态存储和操作 提供参考29。悉尼大学联合团队研发低温互补金属氧化物半导体电路 控制技术，可高效执行自旋量子比特的通用逻辑操作，为芯片上硅 半导体量子比特规模扩展提供技术路径30。 拓扑量子计算物理实现方案取得初步进展，依托拓扑能隙的物 理保护机制，理论上拥有天然容错能力，具备打破技术路线竞争格 量子计算 EDA 软件为量子芯片及关联硬件提供全流程设计支 持，具备架构设计、性能仿真和参数优化等核心功能。中科院物理 所推出超导量子芯片设计工具 EDA-Q，集成了量子芯片拓扑设计、 等效电路计算、GDS 布局与布线以及仿真等功能45。 量子计算管理软件提供管理量子计算资源并完成任务调度功能。 Q-CTRL公司联合IBM 发布Qiskit Functions Catalog 提供性能管理和