云智算光互连发展报告 前言 本发展报告面向未来智算中心超大规模扩展、AI 大模型极致性 能与高效部署的核心需求，联合产业合作伙伴共同提出先进光互连 技术架构与演进路径，旨在突破传统电互连在带宽、距离与能效方 面的根本性瓶颈，构建高带宽、超低时延、低功耗及高可靠性的新 一代智算中心互连底座，为人工智能、高性能计算及云服务等关键 业务的持续跃升提供坚实支撑。 本发展报告的版权归中国移动云能力中心所有，并受法律保护。 本发展报告的版权归中国移动云能力中心所有，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用本发展报告文字或者观点的，应注 明来源。 云智算光互连发展报告 目录 前言...................................................................................................... 1 目录.................... 背景与需求...................................................................................4 2. 智算中心光互连技术概述...........................................................5 2.1 新型可插拔模块......................

面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书 (2025) I 面向大规模智算集群场景 光互连技术白皮书 （2025年） 发布单位：中国移动 编制单位：中移智库、中国移动通信研究院、中国移动云能力中心、中国移动设计院 II 前 言 当前，智算集群已成为支撑人工智能大模型训练、自动驾驶算法 迭代等前沿领域的核心基础设施，并以惊人的速度从万卡向十万卡级 规模演进。随着单节点算力突破每秒百亿亿次，这类超大规模集群的 集群的 极致计算能力对互连链路带宽、延迟和功耗提出了极其严苛的要求。 传统基于铜介质的电互连方案，正面临 “带宽墙”、“延迟墙”及 “功耗墙”等三重严峻挑战：单通道速率难以突破400Gbps，传输延 迟高达数微秒，单机架互连功耗占比更是超过40%，这一系列瓶颈已 成为制约超大规模智算集群算力释放的核心障碍。 相较于传统可插拔光模块等设备级光互连技术，芯片级光互连正 在开辟全新的技术路 改写了物理层互连架构，实现50%以上的系统能效提升。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

.............................................................................. 36 2.2.5 整机柜服务器网络互连技术趋势 .............................................................................................. 集约高效：随着人工智能对算力需求的高速增长，更高的单体算力性能、更高的算力部署密度和更大的 算力集群规模成为新型数据中心的显著特征。大模型的快速迭代加速了更先进的算力芯片模组、更高带宽的大容 量显存和内存、更大规模的高速互连网络的部署，推动了大规模、高密度、高效协同的算力集群部署和发展。 3）智能运维：随着数据中心规模的扩展，智能化运维成为必然路径。依托智能监控设备、自动化管理软件 的普遍部署和应用，实现对数据中 增长。整机柜服务器高密部署的 特点，能够有效应对数据中心受环境保护规定和建设周期等客观因素限制所导致的增长节奏滞后性问题，疏解不 断上涨的高质量算力增长需求；另一方面，整机柜服务器可显著提升高速互连网络的端口密度和传输效率，实现 更大规模高效协同算力集群的建设，精确匹配了以单台服务器为颗粒的算力单元向机柜级转变的趋势。 2） 高效散热和供电方案，满足先进算力部署和绿色低碳需求。目前，单GPU芯片的功耗已超过1000W，单

系统，若数据过大后，会影响系统效 能 3.制造体系从 ERP 获取的数据帮助力度太小 4.系统发展的管理诉求不一样 技术面向： 5. 数据结构建设技术的模式不 一样 6. 弹性数据采集技术不一样 7. 互连网布局模式不一样 我需要怎样的系统？ opy without permission. 2. 分解并定义 MES 系统的规模大小和 深浅 WAREHOUSE 仓储管理 WAREHOUSE - 板 ----- PC 互连网 + 制造大数 据 生产管理 1. 助力 _ 消灭材料库存量过多 2. 提升 _ 材料准时供货率 3. 有效 _ 控制材料标准用量 4. 实时 _ 反馈线边缺料状况 5. 快速 _ 掌握分布厂区的在制品库 存 6. 完整化 _ 生产品材料履历 ----- 功 - 能 - 价 - 值 - 看 - 板 ----- MC 互连网 + 制造大数 据 物料管理 ----- QC 互连网 + 制造大数 据 品质管理 1. 助力 _ 车间工作图纸电子化 2. 降低 _ 耗时的制造图纸配送时 间 3. 实时 _ 观测工艺计画与实际差 异 4. 掌握 _ 设备岗位的实际状况值 5. 掌握 _ 流程工艺实际的良率 6. 快速 _ 处置产线的异常状况 ----- 功 - 能 - 价 - 值 - 看 - 板 ----- PE 互连网 + 制造大数 据

提升供应链可见性。帮助企业及时发现瓶颈问题，并提出改进措施，从而避免中断， 提高运营效率和灵活性。 观点 智能供应链洞察变革，驱动增长 12 利用 AWS 供应链解决方案实现全面可视化 供应链是一个复杂互连的庞大系统。参与者众多、系统分散，且数据共 享不畅，使得难以准确预测需求、跟踪库存并协调供应。由于数据碎片化， 供应链高管难以捕捉市场波动，精确预测未来需求，从而合理安排库存。 借助云技术，AWS 智能供应链洞察变革，驱动增长 15 的高管认为，生成式 AI 将赋能互 连设备，帮助其做出自主决策。 77% 到 2026 年， 76% 的高管表示，计划在未来两年内使 用生成式 AI，推动互连设备产生差 异化成果。 供应链高管们一直期待未来能够实现实时数 据在 IT 和运营技术系统之间的无缝流通，从 而大幅提升供应链的灵活性和反应能力，快 速应对外部变化。他们的期待终于得以实现。 智能供应链洞察变革，驱动增长 16 事实上，77% 的高管预计，到 2026 年，生 成式 AI 将赋能互连设备，帮助其做出自主 决策。只有当多个设备生态系统协同运作， 企业才能实现前所未有的成果。高管们已经 广泛认可生成式 AI，并对其充满信心。76% 的高管表示，计划在未来两年内使用生成式 AI，推动互连设备产生差异化成果。 7 然而，提高效率只是第一步。通过将互联数 据用于可视化全程供应链，企业可以深入理

高性能传输层协议（如远端内存直接访问 RDMA、定制化传输协议 等），通过将数据流绕过处理器卸载到网卡，在相同处理开销下显著 提升传输速率，与智算负载的高带宽要求非常契合。然而，智算中心 对于互连网络的速度需求远超普通数据中心，而光网络的引入又带来 网络核心带宽的进一步提升，因此对端侧网络协议栈的处理速度提出 了极高要求。 当前，端侧高性能网卡的单端口速率已提升至 800 Gbps 量级， 直接影响整个系统的带宽、时延和稳定性。然而，当光交换技术被引 入到智算网络时，物理层面临一系列前所未有的挑战。 首先，光互连需要在高端口密度和长距离传输之间取得平衡。相 比传统电互连，光链路在传输距离上具有天然优势，但这也意味着必 须控制光信号衰减和插损，否则网络性能将随着互连规模的扩大而显 著下降。当前业界方案普遍依赖硅光模块和高速收发器，但在密集布 线场景下，插损累积、反射干扰以及光纤管理仍是制约因素。 节点时，其控制信号同步、状态感知及故障恢复需要更 复杂的协议和硬件支持。 再者，物理层还需应对能效和散热问题。高速光模块和大规模硅 光阵列的能耗不容忽视，尤其是在分布式光交换架构中，交换功能被 集成至 GPU 互连模块或板卡，这对光器件的功率预算、热管理提出 了极高要求。此外，工艺制程的限制也是一大瓶颈。尽管硅光技术降 低了对先进半导体制程的依赖，但其集成度、良率和一致性仍需长期 优化。由此可见，光电协同架构在物理层面不仅面临信号完整性、动

FPGA、xPU等各种加速器将更加紧密结合，利用全互联 NVSwitch、CXL、Open CAPI等新型超高速内外部互连技 术，实现异构计算芯片的融合；CPU之间可以通过池化融合 的方式来实现灵活组合，可以根据业务场景动态形成1路到 多路多种计算单元；异构存储介质，如NVMe、SSD、HDD 等则通过高速互连形成存储资源池。 在计算和存储资源池中，除了传统的CPU和GPU之外， 还可以运用更多新型的计算芯片、存储介质和互联技术， 存储方面，非易失内存DCPMM，既可以作为高速硬盘 使用，也可以作为标准的内存使用。当作为内存使用时， 其单条内存容量最大可以到512GB，使得推理作业密度提升 一倍，每单位作业成本下降近50%。 互连方面，异构芯片高速互连的技术CXL、open CAPI 等，实现了CPU和设备、设备和设备之间的内存共享，构建 高效池化的智算中心从理想照进了现实。 软件层面则通过软件定义，在可重构的硬件资源池基 础上

新的基础设施层，有助于减少交通拥堵，提高配送效率，并在应急响 应、环境监测，乃至旅游业等方面提供支持。 这一转型在粤港澳大湾区等高密度城市地区显得尤为重要，可帮助 其应对土地资源紧缺和出行需求旺盛带来的挑战。大湾区城市间的 高度互连互通、雄厚的技术实力以及政策动力，为低空经济的试点与 规模化应用提供了理想的环境。此外，该地区在城市形态和治理结构 上的多样性，也为跨境协同与制度创新提供了宝贵的试验场。 然而，低空经济目前仍 跨学 科合作路径。城市规划师、技术专家、监管机构和社区必须携手合作， 共同设计出安全、包容且适应性强的系统架构。 低空经济带来的转型不仅是一场技术变革，更是对城市运行方式—— 包括交通流动、互连互通和公共服务的重新构想，为构建更具韧性、 更高效、更公平的未来城市系统提供了重要契机。 了解低空经济 3 大湾区低空经济发展与城市规划 中国粤港澳大湾区 HONG KONG Zhuhai 源紧张的高密度城 市而言，这一策略尤为重要。 综上所述，这四条战略路径为将低空经济系统嵌入城市结构提供了 高度适应性的实施策略，在技术可行性与社会、环境目标之间实现平 衡，有助于城市构建更加互连互通、高效与包容的未来系统。 6 大湾区低空经济发展与城市规划 从上到下：FD1a, FD1b, FD2a, FD2b 未来发展路径 本研究在奥雅纳创研院的支持下，由奥雅纳位于 香港、深圳和上海的城市规划与设计团队合作开

光波导器件等），并利用这些器件对光子进行发射、传输、检测和处 理，以实现其在光通信、光传感、光计算等领域中的实际应用。硅光 互连融合硅基集成电路的成熟工艺与光子学的独特优势，与电互连相 比，能够在芯片层面实现更高速度、更低能耗、更低延迟、更大容量 的光信号互连。此外，硅基材料和现有的 CMOS 制造工艺兼容，可以 在不同的光学和电子组件之间实现灵活的设计和优化。 光电合封（Co-packaged 集成度，减少了分立组件的数量，大规模量产后可以在一定程度上降 低成本。CPO 在继承硅光互连固有优势（高速、低耗、大容量）基础 上，进一步优化封装结构与工艺，被业界公认为下一代硅光互连技术 的重要发展方向。 硅光互联已成为提升智算中心网络性能与能效的前沿技术。其提 供的高速大容量光互联能力，是支撑大模型高效训练的关键。当前光 互连技术在带宽密度、能耗效率和互连时延等方面仍面临研发挑战， 智算产业发展研究报告（2025）

从点到面全覆盖 掌控全局的利器 思路转型的开始 政府 志愿者 专业软件公司 政府 IT 企业 社会组织 企业 民众 / 企业 / 访客商 业应用 学生 群策群力，多快好省 设备互连 可持续服务 社区互连 协作 共同创造 思路转型：从分离到集中，从服务到平台 政府是服务的提供者 => 政府是平台的提供者 掌控全局的利器：灵活随心，无处不在 Microsoft Confidential