通信：面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书（2025年）

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径和产业赛道。它通过先进封装将光引擎与电芯片合封在一起，把电信号的传输距离从米级大幅压缩至毫米级，从而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跨越式升级，为数字经济的高质量发展筑牢坚实的算力基石。面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书 (2025)III编写说明牵头编写单位：中国移动通信集团有限公司联合编写单位（排名不分先后，按汉语拼音排序）：北京凌云光通信技术有限责任公司烽火通信科技股份有限公司飞腾信息技术有限公司光本位智能科技（上海）有限公司华为技术有限公司昆仑芯（北京）科技有限公司沐曦集成电路（上海）股份有限公司摩尔线程智能科技（北京）有限责任公司锐捷网络股份有限公司上海曦智科技有限公司上海图灵智算量子科技有限公司苏州盛科通信股份有限公司苏州奇点光子智能科技有限公司无锡芯光互连技术研究院有限公司新华三技术有限公司中兴通讯股份有限公司面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书 (2025)IV目 录前 言......................................................................................................................II1. 下一代智算集群提出近乎严苛的互连需求.......................................................11.1. 大模型的巨量迭代引发智算集群架构变革................................................................... 11.2. 大规模智算集群呼唤“光进电退”技术.......................................................................22. 极致化需求驱动光互连技术革新.....................................................................82.1. 业界存在两大类光互连技术.........................................................................................82.1.1. 设备级光互连：光交换机的演进与应用............................................................... 92.1.2. 设备级光互连：可插拔光模块的演进与应用...................................................... 102.1.3. 芯片级光互连：从近封装到光学I/O...................................................................112.1.4. 新型光互连技术具备巨大潜力............................................................................152.2. 芯片级光互连三大技术路线场景互补........................................................................ 162.2.1. 芯片级光互连技术的组成原理............................................................................162.2.2. 三大技术路线并驾齐驱，硅光或成未来主流...................................................... 193. 前瞻性芯片级光互连生态迎来关键窗口期....................................................233.1. 国际产业由巨头牵引率先打通产业链........................................................................ 233.2. 国内处于从研究向应用转化的起步阶段.....................................................................284. 规模化应用需跨越技术和产业的双重挑战....................................................355. 呼吁产学研擘画一贯式全光互连产业蓝图.................................................... 41缩略语列表..........................................................................................................43参考文献............................................................................................................. 47面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书 (2025)11. 下一代智算集群提出近乎严苛的互连需求1.1. 大模型的巨量迭代引发智算集群架构变革实现通用人工智能（AGI, Artificial General Intelligent）已成为大模型未来发展方向的广泛共识。大模型技术总体仍遵循扩展法则（Scal