Вычислительная Moщность ИИ Обеспечивает Непрерывную Эволюцию Оптической Связи

Обучение больших моделей ИИ, взаимосвязь кластеров интеллектуальных вычислительных центров и расширение облачных сервисов формируют логику развития отрасли оптической связи. В прошлом рост оптической связи в основном обеспечивался строительством сетей широкого вещания, таких как 5G и оптоволокно до дома; сегодня основным драйвером процветания отрасли является массовый обмен данными с низкой задержкой внутри вычислительных кластеров ИИ. От высокоскоростных оптических модулей и интегрированных оптических чипов до оптических волокон нового поколения, вся отраслевая цепочка быстро итерирует технологические маршруты, и оптоэлектронная взаимосвязь стала незаменимой базовой артерией вычислительной инфраструктуры.

I. Высокоскоростные оптические модули: 800G в масштабном развертывании, 1.6T входит в фазу коммерческого внедрения

Оптические модули отвечают за взаимное преобразование электрических и оптических сигналов, являясь ключевыми компонентами для передачи данных между GPU и коммутаторами. В 2026 году оптические модули 800G остаются основным продуктом поставки на рынке, развернутым в крупных центрах данных ИИ как внутри страны, так и за рубежом; оптические модули 1.6T завершили проверку с ведущими клиентами и перешли на этап мелкосерийных поставок, но массовое производство все еще ограничено совместимостью оборудования коммутаторов и серверов. Отрасль в целом ожидает, что масштабное наращивание объема будет постепенно высвобождаться в течение следующих 1-2 лет.

Наряду с обновлением скоростей, отрасль исследует архитектуры взаимосвязи следующего поколения: линейный прямой привод LPO, оптика ближней упаковки NPO и соупакованная оптика CPO.

• NPO (оптика ближней упаковки): Оптический двигатель размещается рядом с коммутационным чипом, сокращая высокоскоростные электрические соединения, балансируя низкое энергопотребление и высокую плотность, сохраняя при этом возможность замены и обслуживания модулей. Отрасль считает это решением следующего поколения с наибольшей определенностью реализации;
• CPO (соупакованная оптика): Интегрирует оптический двигатель и коммутационный чип на одной подложке, предлагая теоретически оптимальное энергопотребление, но сталкивается с инженерными проблемами в области теплоотвода, полевого обслуживания и совместимости цепочки поставок. Цикл массового коммерческого использования длиннее, в настоящее время сосредоточен на НИОКР и проверке образцов.

Что касается форматов модуляции, высокоскоростные модули в настоящее время в основном используют PAM4. Для сценариев с более высокой пропускной способностью технологии модуляции более высокого порядка, такие как PAM6 и PAM8, оцениваются на лабораторном этапе и этапе образцов.

II. Оптические чипы и оптоэлектронная интеграция: кремниевая фотоника и тонкопленочный ниобат лития стимулируют локализацию

Оптические чипы являются ядром оптических модулей и ранее были относительно слабым звеном в отечественной отраслевой цепочке. Теперь три основных материальных маршрута развиваются параллельно:

1. Кремниевая фотоника (SiPh): Использует зрелые полупроводниковые процессы CMOS, подходит для массового производства и снижения затрат, являясь основным решением для высокоскоростных модулей 800G и 1.6T. Сам кремний не может излучать свет и требует лазеров на фосфиде индия в качестве источника света. В основном отвечает за модуляцию сигналов и обработку оптических путей, причем уровень проникновения продолжает расти в сценариях краткосрочной взаимосвязи центров данных ИИ.
2. Фосфид индия (InP): Традиционное решение активных оптических чипов, которое может напрямую создавать лазеры и детекторы, с явными преимуществами в сценариях когерентной передачи на большие расстояния, широко используется в магистральных сетях и высокоскоростной передаче городских сетей.
3. Тонкопленочный ниобат лития (LNOI): Материал модуляционного чипа нового поколения, обладающий высокой пропускной способностью, низкими потерями и низким энергопотреблением, подходит для будущих сверхвысокоскоростных модулей 3.2T и выше, в настоящее время находится на этапе проверки индустриализации.

Отечественные производители, такие как Accelink, Shijia Photons и HGTECH, продолжают продвигать независимые НИОКР высокоскоростных оптических чипов, постоянно повышая уровень самодостаточности для высококлассных устройств и снижая зависимость от зарубежных цепочек поставок.

III. Инновации в области оптоволоконных технологий: полое волокно и многожильное волокно для вычислительных сетей следующего поколения

Обычные кварцевые твердотельные оптические волокна поддерживали глобальные коммуникационные сети в течение десятилетий. Перед лицом потребностей сверхвысокой скорости и низкой задержки вычислительных центров ИИ новые специальные оптические волокна стали горячей темой передовых НИОКР.

Полое волокно: Сигналы передаются через воздушные отверстия в волокне, а не через стеклянную среду, что значительно снижает нелинейные эффекты и задержку передачи. В 2026 году отечественные компании достигли нескольких вех: Yangtze Optical Fibre and Cable достигла сверхнизких потерь 0,032 дБ/км с антирезонансным полым волокном, а FiberHome завершила непрерывное вытягивание полого волокна длиной 110 километров на одном барабане. Полое волокно уже развернуто в пилотных проектах взаимосвязи интеллектуальных вычислений и городских сетей. Ожидается, что оно будет использоваться для сценариев дальней взаимосвязи внутри сверхкрупных вычислительных кластеров в будущем, но из-за высокой стоимости оно не заменит полностью обычное одномодовое волокно в краткосрочной перспективе.

Кроме того, многожильное волокно и волокно с малым числом мод используют технологию пространственного мультиплексирования для достижения параллельной передачи сигналов по нескольким каналам внутри одного волокна, решая проблему массовой прокладки оптоволокна в центрах данных. Ведущие производители модулей и оптоволокна совместно разрабатывают соответствующие отраслевые стандарты для сценариев маршрутизации высокоплотных вычислительных кластеров.

IV. Другие передовые направления: полностью оптическая коммутация, когерентная связь и предварительные исследования 6G

1. Полностью оптические коммутаторы (OCS): Центры данных используют прямую коммутацию на оптическом уровне внутри, устраняя многократные оптоэлектронные преобразования, снижая задержку и энергопотребление. В настоящее время в основном используется для опытного развертывания в крупных интеллектуальных вычислительных центрах.
2. Когерентная передача на большие расстояния: Магистральные сети и межрегиональная взаимосвязь центров данных продолжают обновлять когерентные оптические модули 400G/800G, повышая пропускную способность одного волокна.
3. Оптоэлектронные устройства поддержки 6G: Терагерцовая связь, межспутниковая лазерная связь и другие технологии продолжают экспериментальную проверку. Они относятся к среднесрочным и долгосрочным передовым развертываниям, причем до коммерциализации остается значительный период.

V. Реальные проблемы отрасли

Наряду с быстрой итерацией технологий, отраслевая цепочка все еще сталкивается с многочисленными инженерными проблемами:

1. Производственные мощности высокоскоростных оптических чипов ограничены, ограничения поставок ключевых материалов upstream ограничивают высвобождение мощностей высококлассных модулей;
2. Решения с более высокой пропускной способностью требуют экспоненциально растущих требований к печатным платам, упаковке, теплоотводу и испытательному оборудованию;
3. Новые технологии, такие как CPO и полое волокно, должны балансировать производительность, надежность и стоимость, причем циклы коммерческого развертывания значительно длиннее циклов НИОКР образцов.

Заключение

Отрасль оптической связи в настоящее время находится на критическом этапе перехода от «вспомогательных компонентов коммуникационной инфраструктуры» к «ключевым компонентам вычислительной инфраструктуры». В краткосрочной перспективе непрерывное наращивание объема 800G и постепенное внедрение 1.6T формируют основную линию; в среднесрочной и долгосрочной перспективе интеграция кремниевой фотоники, NPO, полое волокно и другие технологии будут продолжать поддерживать растущие потребности в пропускной способности вычислительных сетей ИИ. Отечественная отраслевая цепочка оптической связи уже достигла глобальной конкурентоспособности в области высокоскоростных модулей и специальных оптических волокон, продолжая участвовать в строительстве глобальных проектов центров данных.