AI数据中心高速互联
2025年8月22日，英伟达推出Spectrum-XGS以太网，旨在令AI工厂打破建筑物的限制，未来的AI工厂，不止要大，还要能把城市、国家乃至洲际的数据中心拼接起来。
AI数据中心在不断扩大规模的同时，庞大的数据传输需求也带来了更高的延迟和能耗问题，跨数据中心网络延迟是AI训练和计算面临的重要挑战。
NPO
NPO，英文全称 Near packaged optics，中文意思是指：近封装光学。
NPO/CPO 是将网络交换芯片和光引擎（光模块)进行“封装”的技术。
传统的连接方式，叫做 Pluggable（可插拔）。
光引擎是可插拔的光模块。
光纤过来以后，插在光模块上，然后通过 SerDes 通道，送到网络交换芯片（AISC）。它是将光引擎与交换芯片分开，装配在同一块 PCB 基板上的。
CPO
CPO全称Co-packaged optics，共封装光学，也可称之为“光电共封装”，是2023年年初出现的新概念。
CPO是将交换芯片和光引擎共同装配在同一个Socketed (插槽)上，形成芯片和模组的共封装。这里所说的“光引擎”的意思就是指“光模块”。
该技术特点在于将硅光模块和CMOS芯片用先进封装（2.5D或3D封装）的形式集成在一起，以此实现光通信模块更低的功耗、更小的体积和更快的传输速率，主要用于数据中心领域。
在数据中心网络中，传统交换机好比一位“翻译官”，将输入的光纤数据转换成电信号进行处理，待处理完毕后，再将电信号重新转换回光信号进行输出，整个过程耗时又费力。其中，较为人熟知的进阶版本是采用CPO（光学共封装系统）交换机，该技术通过将光引擎与交换芯片集成在同一基板上，从而实现电信号与光信号之间的高效转换和传输。
CPO 的出现主要是为了解决高频电链接距离的问题。数据中心带宽的增长导致SerDes 速率不断提升，功耗随之增加。为了保障信号的高质量传输，优化 SerDes 功耗，信号传输距离将会相应缩短，即交换芯片和光模块之间的封装距离需要进一步缩短。除此之外，随着数据中心内部流量的不断增长，每根光纤的传输容量也在不断提升，而数据中心光纤的单芯容量只有 100-400G，要做到大规模的数据吞吐意味着需要不断增加通道的数量，CPO 可以提高集成度。根据数据显示，通过采用 CPO技术，光学连接所需的功率有望降低 50%以上。
然而，当传输数据量呈指数级增长时，作为基于现有电交换架构的升级方案，CPO难免显得力不从心。
CPO产业链
上游
（1）基板/衬底供应商
InP：住友电工、北京通美 云岭光电、华为海思
GaAs: Freiberger
（2）芯片设计
云岭光电、华为海思、Acacia、AAOI
（3）生产配套设备商
光刻机：ASML
刻蚀机：Lam
外延设备：AIXTRON
（4）磊晶生长/外延片
联亚光电、1QE、全新光电、英特雷、日立电线
中游
（1）晶粒制造
稳懋、宏捷、环宇、聊颖
（2）光芯片制造商
国际龙头：LUMENTUM、Finisar、博通、三菱集团、住友电工
国内厂商：源杰半导体、云岭光电、长光华芯、中科光芯、中电13所
下游
（1）封装测试
联钧光电、同欣光电、矽品光电
（2）有源器件/光模块
LUMENTUM、英特尔、中际旭创、新易盛、德科立
（3）终端客户
华为、中兴、中国电信、中国移动、阿里巴巴、谷歌、亚马逊
OCS
OCS全称Optical Circuit Switch，光路交换机。是由光通信技术发展而来，能够在光域内直接完成信号交换的设备。
2009年，光通信技术就已在学术界和产业界得到广泛的好评。
2025年8月22日，英伟达宣布推出Spectrum-XGS以太网，为OCS提供了广阔的应用前景。OCS正以其低延迟和低能耗的属性，重新定义数据传输的“光速”潜力。
当数据量呈现指数级增长时，OCS作为全光交换方案，有望引领下一个光子通信时代。
OCS则是构建出一条截然不同的技术路径，其通过重构光信号本身的物理路径，直接消除了光电转换环节。若将CPO交换机比作光信号的“高速公路”，那么OCS则更像是“光的立交桥”——在面对拥堵时，与其单纯提升速度，不如开辟全新的道路。
在2023年的一篇论文中，谷歌研究人员通过计算发现，OCS硬件部分和相关光纤组件成本低于整个超级计算系统成本的5%，且功耗低于系统总功耗的3%，展现出成本与效能优势。于是，谷歌立刻在其Jupiter数据中心网络中大量引入了OCS，成为全光交换领域“饮头啖汤”的玩家。
对新技术的大胆押注令谷歌赢得了奖赏。根据半导体分析机构SemiAnalysis的报告，谷歌的OCS定制化网络使其整个网络的吞吐量提升了30%，功耗降低了40%，数据流完成时间缩短了10%，网络宕机时间减少了50倍，且资本开支减少了30%。
更重要的意义在于，巨大的效用让市场看到了OCS的潜力。市场调研机构Cignal AI认为，除了谷歌外，2025年之后会有更多厂商投资于OCS领域，考虑到OCS在数据中心核心层、人工智能集群等部署量有望持续增长，预计到2029年市场规模有望超过16亿美元。国盛证券更是直言，OCS有望引领下一个光子通信时代。
OCS产业发展
2025年7月，开放计算项目（OCP）宣布成立OCS子项目，该项目旨在推动开放式光交换技术协作，推动OCS向开放化、标准化发展，从而形成全球范围的行业规范。项目初始成员包括Lumentum、谷歌、微软、英伟达、Coherent、iPronics等。
Lumentum已在OCS上赚到“第一桶金”。在第二季度业绩会上，Lumentum表示，OCS业务已实现向两家超大规模云厂商出货，第三家超大规模客户即将出货。公司将加速扩充OCS生产能力，预计相关业务未来有望带来数亿美元的收入贡献。
华为推出了数据中心全光交换机 Huawei OptiXtrans DC808，其采用MEMS技术，可实现高速且稳定的全光交换。在前不久举行的日本Interop Tokyo 2025展上，这款产品还获得了Best of Show Award特别奖。
OCS需解决的问题
从技术层面来看，OCS并非对CPO等光电交换方案的全方位替代。如英伟达在OCP EMEA 2025大会上所言，当前光交换机的制造成本仍显著高于电交换机，当两个方案（CPO和OCS）配合起来，功耗才可以进一步降低。
OCS方案之争
OCS领域本身也还存在方案之争，目前在MEMS、数字液晶DLC、压电陶瓷直接光束偏转DBS三条技术路径中，MEMS方案的核心应用客户为谷歌，参与厂商数量也较多；DLC方案目前主要由Coherent研发，已经在逐步导入CSP的供应链；DBS方案为Polatis的独家技术，目前仍未成熟。