光计算面临的挑战及建议........................................................................................13 3.1 材料与器件................................................................................................... 决特定问题为主。 光经典计算利用光的波动性（如衍射、干涉等）实现电子计算机的功能。与 电子计算机类似，按照处理信号类型的不同，光经典计算可分为数字光计算和模 拟光计算。数字光计算是利用光学器件逻辑门，通过复杂的逻辑门组合构建类似 传统数字电子计算原理的计算系统完成计算，但目前尚未被验证是一种有效的、 通用的计算架构。模拟光计算则是利用多维光场调制实现某种专用的光学信息处 理，其实现 光计算总体技术架构 光计算技术架构包括硬件层、基础软件层、模型算法层和应用层，整体架构 和内容仍在持续完善过程中。 图 1 光计算总体技术架构  硬件层：为光计算提供光学材料、基本光学器件，并将一系列光学器件 组合成基本计算单元，通过光电协同或全光处理实现信息的传输、计算、 存储，是实现高算力与高能效的根基。目前，业界对于硬件层的研究重 点聚焦于硅光/铌酸锂异质集成、MZI 阵列、低损波导、光电转换、高速

2%，千卡以上集群平均每年 发生数十次光模块故障事件。除了器件失效，设备侧或配线架光纤端面脏污也会 引发链路闪断[4]，如图 1-3 所示。 2 常见多模或单模光模块常为多通道架构，每通道含 CDR（时钟数据恢复，Clock and Data Recovery），DSP（数据信号 处理器，Digital Signal Processor）以及激光器等元器件。 中国移动 面向新型智算中心的以太网弹性通道 ������ × ������������������������ 中国移动 面向新型智算中心的以太网弹性通道（FlexLane）技术白皮书(2025) 5 就高速光链路自身而言，单通道失效（器件失效、脏污）占比大，单通道失效阻 塞整条链路，资源严重浪费。业界亟需探索新的可靠机制，支持抗单通道或少数 通道故障，保障 AI 任务继续运行。 针对上述新型智算中心高可靠承载 AI 业务的诉求，中国移动联合业界合作伙 FlexLane 降速， 主要用于如下场景：  应用层检测到某通道的信号正在劣化，提前下发降速指令规避故障发生；  应用层预测到未来高速链路流量将会轻载甚至空闲，手工下发降速指令，关 闭部分通道耗能元器件动态节能。 3.1 故障隔离 针对现网情况，可考虑 FlexLane 的灵活部署策略，如图 3-2 所示：近期通过 软件升级支持 FlexLane，可快速部署；面向未来，选择在高速接口硬件实现，可

。由此构建的 “芯片—设备—集群”一贯式全光互连架构，已被业界广泛认定为下 一代智算基础设施的关键技术。 本白皮书系统性剖析芯片级光互连技术的核心原理和架构设计， 深入探讨光源、调制器等关键器件的技术发展路径。同时，全面梳理 芯片级光互连在国内外的产业现状，客观研判未来演进趋势和技术挑 战。期望通过产学研用多方协作，加速芯片级光互连技术从实验室原 型走向规模化商用落地，推动我国智算基础设施在硬件架构层面实现 中心内两大类。数据中心内聚焦短 距传输场景（数米至数百米），核心诉求是高带宽密度、低延迟及低 功耗，常用多模光纤，精准适配机柜内/跨机柜互连需求。本白皮书重 点探讨数据中心内光互连技术的分类、器件与技术趋势。 2.1. 业界存在两大类光互连技术 光互连技术是通过应用光电转换与融合技术，取代电信号在传统 数据传输场景中的主导角色，甚至直接替代芯片上的电IO功能，最终 实现信号在传输过程 面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书 (2025) 13 倍，是光互连向高集成度发展的过渡阶段技术，为进一步向CPO演进奠 定基础。 因NPO将GPU与光引擎物理分离，避免了GPU在工作时的高温热量 直接冲击对温度敏感的光器件，从而导致波长漂移和系统性能下降， 因此散热设计更简单、高效，系统更加稳定。同时，由于光引擎未和 GPU共同封装，在可维护性方面具备一定优势，如果光部分失效，只需 更换光引擎模块即可，避免了大量的维护成本；因此，NPO目前是国内

芯片相连，形 成一个高度集成的系统，如图 4 所示。 图 4 近封装光学结构 NPO 将光引擎与电芯片物理分离，避免了电芯片的高温热量直 接冲击光器件，散热设计更简单、高效。由于电芯片本身是巨大的 热源，工作时温度很高，而激光器等光器件对温度极其敏感，所以， 云智算光互连发展报告 光引擎与电芯片共封装会导致波长漂移和性能下降。同时，由于光 引擎未与电芯片共封装，NPO 在可维护性层面具有优势，如果光引 将带 来颠覆性的能效提升。 2.3 光交换 2.3.1 光线路交换 OCS 的本质是通过光学器件直接操控光信号的传输路径，实现 输入端口到输出端口的连接。与需要光电转换的传统电交换不同， OCS 全程在光域操作，因此具有协议透明性、超低延迟、高能效等 优势。但 OCS 也存在光学器件累计损耗、稳定与可靠性方面的劣势， 云智算光互连发展报告 另外，OCS 是一种基于端口的光交换技术，导致其扩展能力受限。 互连的需求。改进包括更高的带宽密度、能效和系统级可 管理性，推动可扩展的多芯片 SIP 设计，加速模块化半导体创新。 5.2 光电领域交换标准与产业生态 5.2.1 光交换标准发展现状 在光交换领域，国际上，OCS 器件相关标准主要由国际电信联 盟电信标准化部门（ITU-T）承载。2023 年 2 月，在 ITU-TSG15 Q6 中间会上，联通文稿《Discussion of AWGR used for hybrid

风电用户带来多样化的设计方案及优异的 产品 体验。 防沙设计 威图以高可靠性基因，持续为“沙戈荒”风 电大基地建设发展提供装备保障。威图 机柜 采用独特密封工艺，可在 -40℃-80℃ 的环境 中长久为机柜内器件提供保护，使 其免受风 沙侵袭，成为机柜防护等级和使 用寿命的重 要保证之一。 易用性更高 威图标准机柜所有平板件与框架导通，安装 / 拆卸平板件更容易（不需要拆接地线）， 可 额外增加安全性，且平板件安装固定后可 与低成本的特征，势必将逐渐取代物理样机。 在创建虚拟样机的过程中，用户往往需要大量的产品数据，涉及不同厂家、不同品牌的元器件。 而一般的电气设计软件系统庞杂，数据无关联性，对用户建模设计并不友好。 同时，就风电机组设备的特点而言，其安装空间有限，需要灵活的模块化机柜系统适应现场安 装条件，机柜之间的并柜也需要简便可靠，以保护内部元器件的协调运行。在这方面，威图造 的标准机柜具有突出的实用价值。威图所提供的机柜具备高度灵活的模块化系统，能够轻松进 在这方面，威图与姊妹公司 EPLAN 打造的 EPLAN Data Portal 在线数据平台可以发挥大作用。 作 为“数字孪生”技术的先驱者与倡导者，威图与世界领先的元器件制造商建立了长久合作关系， 该平台包含全球 300 多家品牌，超 100 万条高质量元器件设计数据，让用户得以通过“拖拉 拽”的 方式，实现快速数据调用。与此同时，机械工程设计数据可以从威图产品社区平台处获取 威图与 EPLAN 在设计阶段的

业变革。在“全光网 2.0”网络架构与技术创新的基础上，进一步引 入并融合人工智能、数字孪生、空间通信、多维感知等前沿技术，提 升网络对多样化服务场景的适配能力，推动光通信产业从传输媒介、 光电器件、设备制造到全网系统集成等上下游环节实现全链条跃升， 开启光通信产业高质量发展新阶段。 “全光网 3.0”将以“全光智联”为核心，致力于构建以“光云 4 Ⓒ中国电信版权所有 智 或分离部署，以“虚实映射、智能闭环、全域协同”为核心，涵盖数 据层、模型层、服务层、交互层四大层级，推动分层解耦、跨域融合， 支撑光网络全生命周期智能化管理。 数据层：精准感知与高效治理。光网络数字孪生体采集光网络物 理空间器件、设备、拓扑、网络、业务等要素的数据信息建立孪生模 型。网元侧通过嵌入式智能引擎对原始数据进行预处理，网络侧和业 务侧整合多域数据，构建全域资源统一视图，提供高质量数据底座。 模型层：高保真 1500km，持续支撑陆 地骨干网与全场景光网络发展；对于海底光缆系统，单载波 200Gb/s 无电中继距离将超 15000 公里。在技术上，单载波速率的提升依赖于 大带宽器件，以及高端制程的 DSP 芯片技术；超宽带传输则依赖各 波段光电器件的成熟、功率管理机制与损伤补偿技术；超长距传输则 依赖新型光纤的突破，如超低损大有效面积光纤（G.654.E 光纤）， DSP 补偿算法的创新，以及低噪声光放大器的优化等。

封机、封箱设备等。 电子元器件和 电子材料 PLC：80% DCS：20% ① 电子材料生产加工设备：清洗设备、 气相沉积设备、显影设备、刻蚀设备、熔 炼设备、真空包装设备等； ② 电子元器件关键部件成型设备：注塑 机、数控机床、键合机、光刻机、固晶机、 划片机等； ③ 电子元器件加工组装设备：点胶机、 调频机、焊接机、成型机等； ④ 电子元器件与材料先进检测设备：视 觉检测设备、光学检测设备等。 控。 第三章：国产大型 PLC 核心技术自主可控现状分析 (一) 国产厂商大型自主可控 PLC 产品 尽管中国工业自动化领域已在大型 PLC 产品上实现了国产化商业化应用，但 在核心元器件、底层算法、开发平台等关键技术环节仍存在对外依存，尚未达成 全技术栈的自主可控。目前，仅有少数厂商成功推出真正全栈自主可控的大型 PLC 产品。 大型 PLC 自主可控白皮书 23 模块、编程模块、通信模块及各类芯片等核心组件。 据 MIR 调研显示，虽然当前国产大型自主可控 PLC 的基础硬件模块与 CPU 芯 片已采用国产品牌，但在网络模块、电源模块、存储器件以及 FPGA 芯片等关键 元器件上，仍存在对外资品牌的依赖，硬件自主化程度仍有待提升。 大型 PLC 自主可控白皮书 24 24 表 3.2 部分国产厂商大型自主可控 PLC

与电网快速断开，我们预计其下游将采用固态断路 器（SSCB），作为保障安全性和可靠性的关键组件。凭借快速关断能力，固态断路器能在相对较低的故障电流下， 实现故障隔离。CoolSiC™ JFET 器件是执行此类任务的理想选择。将固态变压器、固态断路器以及后续 DC-DC 转换 级相结合，即可构建出一条从电网到核心的全半导体功率转换链。 直流微电网架构的另一大优势是，它可在高压直流层面直接连接分布式能源（DERs），无需再经过 但全球趋势将聚焦于推动数据中心低碳化，特别是在政策监管严格的地区。 不论未来采用何种能源形式，英飞凌都将凭借其完善的产品组合，确保电能以尽可能低的损耗，传输至 AI 数据中心。 在最优架构下，将高效、可靠的功率半导体器件与低损耗拓扑结构相结合，将成为以清洁能源为 AI 数据中心供电 的关键。 21 结论 展望 AI 供电的未来，整个行业正处于一个关键的转折点——许多根本性问题亟待解决，例如，是否应将数据中心 长的功耗需求—— 这些处理器正推动着物理 AI 应用（例如，ADAS 和类人形机器人等复杂场景）的发展。为此，开发新一代电源管理 解决方案，包括固态变压器（SST）和固态断路器（SSCB）等新型器件，将成为构建未来高压数据中心架构的关键。 展望未来，整个行业必须持续推动功率半导体技术与系统设计的创新，以满足 AI 技术在处理器、服务器机架乃至 整个数据中心层面日益增长的功耗需求。唯有如此，

3.3.2. 开发具有化学可行性且可扩展的 生成式 AI 材料模型，以实现多尺度自主材 料设计。 现有生成式 AI 在材料科学中虽然能够 生成新材料，但忽略了热力学稳定性、合成 路径和器件级别的性能关联，难以真正实现 材料从原子级发现到宏观系统优化的全面整 合。 突破路径：构建兼具化学可行性与高灵 活度的生成式 AI 材料模型，需要结合物理 约束生成模型，并引入 DFT 等筛选机制提 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、国家趋势（单位：千篇）与关键词词云（2015-2024） ©️Xuanyu Han / Moment / Chino / Moment / Getty 科学智能白皮书 2025 44 45 3. 微电子 3.1 背景 随着器件尺寸逐渐接近物理极限，微 电子技术面临着严峻挑战。首先，传统的硅 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

企业级市场基站＆标签出货量分析（单位：万个） ������������������������������������������������������� 20 8 中国 UWB-IoT 企业级市场国产芯片＆国外芯片＆分立器件分析 （单位：万个）����������������������������������������� 21 9 UWB 企业级市场产品价格说明表 ����������������������� 、晶振、MCU 等辅助元器件供应商， 不过这些元器件是比较通用的，在本报告中，上游聚焦于 UWB 芯片环节。 目前市场上也有部分厂商依然在采用分立元器件的方式，因为这类厂家在市场上以供应整套方案为主，因此，这类厂 家我们将之归纳为方案商。 2.2 UWB 产业链分析 UWB 技术在高精度方面的应用已经有 10 多年的时间，在早期，UWB 定位方案的核心元器件采用的是分立电路板方式， 等下一个版本更新的时候，国产芯片玩家又将会新增一批玩家。 这批国产 UWB 玩家目前基本上都做到了产品的量产，下一步就是要让市场用起来，这又将是一道生死门槛。 此外，UWB 的产业上游还有一些核心的元器件，最典型的就是 PA（功率放大器），在 PA 市场，国产玩家目前仅芯 百特微电子（无锡）有限公司一家公司能提供符合新国标标准高频段（7235-8750MHz）的 PA 产品。 2.2.2 产业链中游