短距光通信现状分析

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短距光互连技术是新一代算力基础设施的关键支撑环节。随着人工智能、大模型训练、高性能计算（HPC）和云数据中心的迅猛发展，传统电互连方式在带宽、功耗与信号完整性方面的瓶颈日益突出。短距光通信以其高带宽密度、低延迟和低功耗特性，成为支撑未来智算中心和高性能服务器体系演进的核心技术之一。本文系统分析全球与国内短距光通信产业的发展态势、技术演进阶段与竞争格局，重点梳理多芯并行光模块、硅光子集成、微型光源与新型光纤融合及光电共封装（CPO）等前沿技术的进展与趋势，指出产业化中面临的主要问题，并提出政策与研发层面的建议。

研究概述

短距光互连是指在服务器板内、板间、机架或机柜间几厘米至数米范围内，以光信号取代传统电缆，实现高速、低延迟、高能效的数据传输。其典型应用场景包括AI服务器、GPU集群、存储节点互连及智能终端模块间通信。随着算力网络建设推进，短距光通信已成为支撑“光算融合”架构的重要基础。

与传统铜缆相比，光互连具备以下显著优势。在高带宽密度方面，单通道可达50G–200G速率，通过多通道并行可扩展至Tb/s级。在低能耗与低延迟方面，信号无需重定时中继，链路功耗下降30%–50%。在抗电磁干扰强方面，支持高密度布局与空间资源复用。在系统可扩展性高方面，便于未来升级至1.6T及更高速率体系。

全球范围内，Intel、Broadcom、Lumentum、II–VI、Fujitsu等厂商在400G/800G光模块及CPO方向已实现商用验证，微软、谷歌、Meta等云厂商积极布局AI训练集群的光互连方案。国内方面，华为、浪潮、曙光等厂商在并行光模块量产部署方面进展迅速，中际旭创、新易盛、光迅科技等企业形成从芯片到模块的完整产业链；清华大学、中科院微电子所等科研机构在光子集成与可靠封装方面持续攻关。政策层面，《算力网络发展行动纲要》《新一代信息技术产业专项》等文件为短距光通信的研发与产业化提供了政策与资金支持。

产业态势与趋势分析

（一）全球市场现状与预期

短距光通信市场正从多模光纤并行传输向硅光集成与微型光源融合方向演进。根据Omdia与Gartner数据，2024年全球短距光互连设备市场约138亿美元，预计2030年将达350亿美元，复合增长率约12%。云计算与AI训练集群的高速互连需求推动400G、800G乃至1.6T光模块快速增长。

欧美厂商在高端市场占据主导，Broadcom、II–VI、Lumileds等具备完善的产品线与生态兼容；Intel与微软联合验证CPO样机，NVIDIA与多家光模块厂商合作构建AI服务器光互连架构。学术界在异质集成、WDM复用与微环谐振调制方面持续突破。

我国光通信产业规模稳居全球前列，2025年市场规模预计超1750亿元，占全球份额过半。中际旭创、新易盛、天孚通信、太辰光、光迅科技等企业在光模块、芯片和封装领域形成了纵向一体化布局，具备较强国际竞争力。

（二）技术演进阶段

短距光互连的发展大致经历三个阶段：

并行光缆阶段（AOC）：以VCSEL阵列和MPO接口为主，工艺成熟，成本可控；

硅光子集成阶段：通过CMOS工艺将光电器件集成在同一硅基上，大幅降低功耗与封装复杂度；

光电共封装阶段（CPO）与新型光纤融合阶段：实现光引擎与交换芯片共封装、光纤接口轻量化，是迈向1.6T及更高带宽的关键路径。

未来技术演进将呈现“芯片级光互连+模块级集成+系统级协同”的格局，兼顾高性能与低成本。

（三）市场驱动因素、竞争格局

主要驱动力包括：AI训练集群带来的超高带宽需求；数据中心内部结构复杂化导致的铜缆局限；以及节能减排与总拥有成本（TCO）考量。各国政府的产业政策、半导体工艺进步与标准化推进进一步加快了光互连产业落地。

国际市场由Broadcom、Intel、Lumentum等巨头主导，国内厂商通过高性价比与系统兼容性实现快速突破。中国企业在400G光模块领域已具备全链条能力，并积极布局CPO与硅光子方案。产业链正从“单模块竞争”向“系统协同优化”转变，未来竞争焦点将集中于光电共封装、功耗控制与制造成本。

硅光子与III–V异质集成、VCSEL阵列调制、微型光源封装和多模光纤新结构是当前研究热点。中国移动设计院、清华大学、浙江大学、中科院微电子所等单位与产业界展开联合攻关，推动短距光互连的国产化突破。

技术发展跟踪分析

（一）多芯并行光模块技术

多芯并行光模块通过多通道光引擎并行传输，实现Tb/s级带宽，适用于AI训练与HPC互连。主流方案采用MT/MPO接口与VCSEL阵列，具有高密度、低延迟、易维护的优势。但在温控稳定性、通道串扰与封装成本方面仍有改进空间。

（二）硅光子集成技术

硅光子技术依托CMOS兼容工艺，实现光电器件在硅片上的高集成。Intel、Ayar Labs等公司已量产400G/800G硅光模块。国内企业在调制器、波导及耦合结构上取得进展。当前主要瓶颈在于光源集成与光电接口标准化，异质集成与封装可靠性仍是关键研究方向。

（三）微型光源与新型光纤融合

Micro-LED与VCSEL阵列结合多芯光纤束，可在短距内实现高带宽、低功耗传输，适用于服务器板内及车载互连。其优势是体积小、成本低、易并行化；但需解决发光均匀性、耦合效率及高速驱动兼容问题。目前，中国移动设计院联合清华大学正布局该技术的研发，重点聚焦于Micro-LED阵列光源与新型多芯光纤束的协同设计，探索面向智算中心和终端互连的低成本低功耗光通信解决方案。

（四）光电共封装（CPO）技术

CPO将光模块裸片直接与交换芯片共封装，显著降低信号路径与功耗，提升系统带宽。Meta、Broadcom已开展样机验证，国内清华、中兴、旭创等正布局研发。CPO仍面临散热设计、封装复杂度与标准接口等挑战，但被普遍视为下一代算力中心的关键互连形态。

当前挑战及建议

当前面临的挑战：一是成本与工艺瓶颈，硅光与CPO仍需高精度封装，成本较高；国产光芯片自主率不足。二是标准体系不完善，CPO及板内光互连缺乏统一互操作标准，影响规模部署。三是封装与散热挑战，高密度光模块需在有限空间内实现高效散热与信号完整性。四是可靠性与环境适应性，数据中心长期运行环境下，器件可靠性与高温稳定性仍待验证。五是生态与应用落地不足，产业链协同仍需加强，缺乏端到端的系统验证平台。

随着硅光、VCSEL、Micro-LED等技术的持续突破，以及CPO标准化进程的加速，国内产业正迎来自主创新与全球竞争并行的新阶段。建议：一是要强化核心器件研发。聚焦高温可靠VCSEL/Micro-LED光源、低功耗驱动芯片及新型光纤材料，提升国产化率。二是要推进CPO标准制定与生态建设。加强与产业链伙伴协同，推动共封装互连标准体系形成。三是积极构建联合创新平台。依托清华、微电子所等高校院所共建联合实验室，形成产学研联动创新机制。四是推动示范验证与应用推广。在智算中心、车载计算与边缘节点部署光互连样机，验证系统性能。

审核：杨天普 | 移动设计院有限公司有线所

作者：李振浩 | 移动设计院有限公司有线所