Scale-up（CPO、铜缆）调研纪要

无聊小北

梦想的第四维

一、核心结论总览

市场规模四年翻四倍

Scale-Up网络市场预计2030年达到约730亿美元，2026-2030年复合增速46%，规模是一年前预测的4倍以上。

技术路线判断

铜缆凭借低延迟、低功耗、低成本优势，将在机架内场景长期存续；光互联随多机架集群扩张逐步渗透，共封装光学（CPO）是终局形态，但真正规模化落地要到2029年及以后，2028年仅为小规模试点。

观点修正

近期光模块板块因CPO落地节奏担忧出现的抛售过度，光互联的长期趋势确定，10月OCP大会将是下一个行业催化点。

二、Scale-Up市场：规模爆发与增长驱动

1.市场空间大幅上修

一年前报告预测2029年Scale-Up市场规模为170亿美元，本次更新后预计2030年达到730亿美元，增幅超300%。市场扩容的核心背景是AI大模型复杂度持续提升，加速器之间的高速互联从“服务器内”延伸到“机架内”再到“跨机架”，让整个集群像单台超级计算机一样运行，消除通信瓶颈。

2.四大核心增长驱动力

集群规模指数级扩张：英伟达生态内，Blackwell世代单集群72GPU，VeraRubin提升至144GPU，Rubin Ultra达到576GPU，下一代Feynman世代预计扩容至1152GPU；谷歌TPU、亚马逊Trainium等平台也同步扩大集群规模。

I/O瓶颈取代算力成为核心制约：过去30年AI硬件算力提升了600万倍，而互联带宽23年仅提升450倍，数据传输效率已经成为大规模AI系统的性能天花板。

SerDes速率升级与传输距离的矛盾：SerDes单通道速率从100G向200G、400G演进，速率越高电信号的有效传输距离越短；而集群规模扩张又要求GPU通信距离不断增加，形成了核心工程矛盾。

非英伟达生态崛起：AMD、AWS、谷歌及定制ASIC厂商的Scale-Up需求快速释放，打破英伟达一家独大的供给格局，为第三方网络厂商创造增量市场。

三、架构演进路线：铜缆长期存续，光互联渐进渗透

提出“能铜则铜，需光则光”的核心演进原则，技术迭代不会一蹴而就，而是混合架构长期并存。

1.铜缆生命周期持续超预期

铜缆（DAC/ACC/AEC）凭借最低的延迟、功耗和成本，以及成熟的开放生态，仍是机架内Scale-Up的首选方案。行业通过持续技术迭代不断突破“铜墙”限制：

已验证技术：PAM4调制、高性能DSP信号校正、Retimer信号重定时、连接器与封装升级，已经多次延长铜缆使用寿命。

下一代技术：448GSerDes、PAM6调制、200GRetimer等技术正在推进，博通已演示可将铜缆有效传输距离延伸至6米，挑战英伟达跨机架CPO的技术路线。

局限：当速率提升至200G/通道以上，铜缆信号损耗、噪声问题急剧恶化，需要更复杂的信号调理芯片，功耗和成本快速上升，跨多机架场景下性价比持续下降。

2.光互联渗透的四大催化剂

当集群发展到多机架Scale-Up阶段，光互联的必要性会持续提升，核心触发因素包括：

多机架Scale-Up架构成为主流，通信距离突破铜缆经济半径；

电接口I/O功耗持续攀升，挤占整体算力功耗预算；

带宽密度要求提升，面板空间无法承载更多电接口；

大模型通信量持续增长，对带宽的需求无上限。

3.CPO落地节奏与世代对应

2027年（Rubin Ultra）：混合架构为主，机架内GPU之间仍用铜缆NVLink，机架之间采用光链路互联，仅有限部署CPO。

2028年：小规模试点CPO，不构成规模化渗透，并非“落地延迟”，而是技术迭代的正常节奏。

2029年及以后（Feynman世代）：CPO迎来规模化落地，NVLink域扩展至1152GPU，全光Scale-Up成为主流。

渗透率目标：到2030年，CPO在Scale-Out端口渗透率达30-35%，在Scale-Up端口渗透率达25-30%。

4.全行业技术节奏分化

英伟达：引领光互联升级，路线最激进；

AMD、博通定制ASIC客户：2028年后逐步跟进，落后英伟达1-2年；

谷歌：TPU采用OCS环形拓扑架构，对传统交换式CPO依赖度更低，升级节奏更平缓。

四、主流互联Fabric方案格局

当前Scale-Up互联存在五大技术路线，英伟达封闭生态仍占主导，非英伟达阵营多路线并行竞争，格局尚未定型。

1.NVLink（英伟达）

英伟达自研的专有Scale-Up互联，带宽最高、延迟最低，是当前行业绝对主流，覆盖GB200/GB300及后续Rubin全系列产品；缺点是生态封闭，仅适配英伟达GPU。

2.NVLinkFusion

英伟达的生态开放方案，联合Marvell、AsteraLabs、联发科等厂商，让第三方CPU、XPU、定制ASIC接入NVLink生态。AsteraLabs提供协议转换芯片，实现单芯片对应单XPU的1:1部署；AWSTrainium4预计采用“UALink+NVLink Fusion”双轨策略。

3.SUE/ESUN（以太网阵营，博通主导）

基于以太网的Scale-Up方案，依托博通Tomahawk交换芯片，通过OCP组织推进生态开放，支持者包括AMD、Meta、思科、Arista等。AMDMI400/Helios平台已采用“以太网隧道承载UAL”的方案落地。

4.UALink（AMD牵头）

开放式内存语义互联，定位为NVLink的主流开源替代，由AMD、AsteraLabs、Marvell及多家超算厂商联合推动。目前UALink2.0规范已正式发布，商用芯片与交换机预计2027年起逐步落地，是非英伟达生态最核心的变量。

5.PCIe（过渡性方案）

传统服务器互联标准，通过PCIe交换芯片扩展为Scale-Up网络，是原生AI互联普及前的过渡方案。代表产品为AsteraLabs的Scorpio系列，已在亚马逊Trainium等平台大规模落地。

市场格局演进节奏

2026年：非英伟达生态起步，AsteraLabs（PCIe方案）和博通（以太网方案）是核心受益者；

2027年：PCIe仍是规模最大的非NV路线，以太网增速最快，UALink落地进度是核心胜负手；

2028年：市场全面扩容，以太网、UALink、NVLink Fusion三路线并行竞争，长期标准尚未收敛。

五、核心传输技术路径详解

系统梳理了从铜缆到全光互联的全梯度技术方案，AI数据中心将根据距离、功耗、成本需求采用异构混合部署。

1.共封装光学（CPO）

将光引擎与交换ASIC封装在同一基板内，把高速电信号路径从十几厘米缩短至几毫米，可降低光互联功耗50-80%，大幅提升面板带宽密度。

价值迁移：产业链价值向光引擎、硅光子、外置激光器、先进封装厂商转移；

演进路径：从2.5DCPO起步，最终向3DCPO演进，3D方案预计2030年后成熟。

2.近封装光学（NPO）

介于可插拔光模块与CPO之间的折中方案：光引擎靠近ASIC芯片，但保留在封装外部。

优势：架构更开放、可维护性强、供应商锁定风险低，适配尚未准备好全量CPO的客户；

定位：性能和功耗优于面板可插拔模块，弱于全CPO，是光互联渗透过程中的重要过渡形态。

3.有源铜缆（ACC/AEC）

铜缆升级的核心形态，填补无源铜缆与光模块之间的市场空白：

ACC（有源铜缆）：纯模拟放大方案，功耗极低，适用于2米以内的机架内短距连接；

AEC（有源电电缆）：集成Retimer、均衡和时钟恢复，支持3-9米跨机架连接，功耗比可插拔光模块低约50%；200G/通道下有效距离压缩至5米左右，但单价同步提升。

4.光电路交换（OCS）

直接通过光路完成端口交换，无需电信号处理，具备低功耗、低延迟、长期升级成本低的优势，适合流量模式固定的AI训练场景。

技术路线：MEMS方案最成熟（Lumentum侧重），切换速度快、插入损耗低；LCoS方案寿命更长（Coherent侧重），但切换速度慢；

产业价值：为光厂商开辟了光器件、光系统的新增量市场，是CPO之外的第二增长曲线。

六、行业核心争议问题解答

CPO最大障碍是技术还是厂商锁定？

早期成本与可行性是核心制约，随着技术成熟，生态锁定、供应链集中度的权重持续上升；同时封装良率、运维可靠性也是超算客户的核心顾虑。

长期能否完全避免CPO？

若集群规模停止扩张，可长期推迟CPO落地；OCS可部分承载大颗粒流量传输。但只要AI集群持续扩容、I/O瓶颈加剧，跨机架场景最终必然向光互联演进。

Scale-Up以太网对品牌交换机厂商吸引力如何？

单机架场景交换逻辑简单，白盒方案占据主导，品牌厂商价值有限；2028年后多机架方案落地，网络复杂度提升，品牌厂商的价值才会逐步显现。

推理workload是否需要大规模Scale-Up集群？

训练对集群规模和低延迟的要求最高，但前沿大模型推理仍需要百卡以上的Scale-Up网络，因此架构升级的趋势不会因训练/推理结构变化而逆转。

NPO/OCS等路线分化对光厂商影响大吗？

影响有限。光器件的总用量与带宽需求正相关，无论采用哪种光互联形态，光内容的总量都在持续增长，头部光厂商均能受益。

亚马逊RNG网络架构的影响？

AWS推出的扁平化准随机网络拓扑，可减少69%的路由器数量、提升33%吞吐量、降低40%网络功耗，但属于AWS自研架构，暂不具备行业普适性。