在人工智能與機器學習技術的驅動下,全球數據中心正經歷前所未有的流量爆發。當前服務器與交換機間的連接速率已從200G、400G快速躍升至800G,未來三年內更將向1.6T甚至3.2T邁進。這種指數級增長直接帶動了高速光模塊市場的爆發,TrendForce預測2025年全球400G以上光模塊出貨量將突破3190萬支,其中AI服務器需求成為800G及1.6T產品增長的核心動力。
光通信技術憑借其高帶寬、低損耗特性,已成為數據中心內部及跨數據中心連接的主流方案。傳統可插拔光模塊通過將電信號轉換為光信號實現長距離傳輸,但隨著速率突破800G,行業開始探索更緊密的光電集成方案。目前主流的載板光學封裝(OBO)技術將光引擎直接集成在ASIC芯片周邊,而更先進的共封裝光學(CPO)技術則將光學元件與芯片共同封裝,理論上可實現超過12.8T的傳輸速率。
服務器架構的演進呈現出多元化趨勢。垂直擴展(Scale-Up)架構主要解決機柜內高速互連問題,傳輸距離通常在10米以內。該領域長期由NVIDIA的NVLink技術主導,但今年推出的NVLink Fusion首次向第三方開放技術標準,將連接范圍擴展至整個機柜級。與此同時,博通通過"縱向擴展以太網"(SUE)標準推出Tomahawk Ultra交換機芯片,宣稱單次可串聯的芯片數量是NVLink Switch的四倍,形成直接競爭態勢。
水平擴展(Scale-Out)架構則聚焦跨服務器的大規模并行運算,主要依賴InfiniBand和以太網兩種技術路線。前者因NVIDIA收購Mellanox而占據優勢,但中國近期對NVIDIA的反壟斷調查正是針對該收購。后者陣營中,博通聯合英特爾、AMD等廠商組建的"超以太網聯盟"(UEC)正開發改進的傳輸協議。值得關注的是,NVIDIA同時布局兩條路線,其Spectrum-X以太網平臺已實現與InfiniBand相當的性能指標。
NVIDIA最新提出的跨數據中心擴展(Scale-Across)概念,將連接范圍擴展至數公里甚至跨洲際。基于Spectrum-XGS以太網的解決方案可串聯多個分散式數據中心,實現數據集的快速串流。博通則通過Jericho4芯片組提供跨100公里的無損傳輸能力,其數據處理效率較前代提升四倍。這兩種方案都試圖在超長距離傳輸領域建立標準。
在光電集成領域,NVIDIA采用系統級封裝策略,將65納米光子集成電路與電子電路通過臺積電的SoIC-X技術整合。其Quantum-X Photonics交換器將于年底量產,Spectrum-X Photonics則計劃2026年推出。博通則側重模塊化解決方案,其第三代CPO產品采用3D芯片堆疊架構,將7納米電子芯片與65納米光子芯片垂直集成,已通過3納米制程試產。
光模塊核心元件的技術路線出現分化。NVIDIA選擇體積更小但穩定性要求更高的微環調變器(MRM),而博通堅持使用技術成熟的馬赫-曾德爾調變器(MZM),同時布局MRM技術研發。這種差異反映在產品特性上:MRM方案可實現更高集成度,但對溫度控制的精度要求提升數個量級。
網絡連接技術已成為AI競爭的新戰場。除了芯片性能比拼,系統級解決方案的優劣直接決定數據傳輸效率。博通憑借ASIC定制能力和完整的網絡產品線,在Scale-Out市場占據主導;NVIDIA則通過生態體系構建,將NVLink技術從單機擴展至機柜級。隨著CPO技術的成熟,光電轉換的能耗和延遲問題有望得到根本性解決,這場圍繞數據傳輸速度的競賽將決定下一代AI基礎設施的格局。











