生成式 AI 的快速普及正在推動(dòng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)需求的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。光電一體化封裝（CPO）技術(shù)以其高帶寬密度、低功耗和可靠性優(yōu)勢(shì)，成為滿足 AI 時(shí)代網(wǎng)絡(luò)性能需求的關(guān)鍵方案。CPO 通過光電融合顯著提升網(wǎng)絡(luò)帶寬和能效，同時(shí)降低運(yùn)營(yíng)成本和通信時(shí)延。

隨著技術(shù)成熟和產(chǎn)業(yè)生態(tài)完善，CPO 將在未來幾年逐步從試點(diǎn)部署走向規(guī)模化應(yīng)用，支撐 AI 工作負(fù)載的擴(kuò)展和創(chuàng)新。

本文將分享由 IDC 發(fā)布的《光電一體化封裝（CPO）技術(shù)引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)向全光演進(jìn)》白皮書。IDC 預(yù)測(cè)，2025—2026 年將是 CPO 試點(diǎn)部署的關(guān)鍵窗口，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心將率先驗(yàn)證其價(jià)值。CPO 技術(shù)不僅能滿足 AI 時(shí)代指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的帶寬需求，還將引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心向全光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，成為支撐 AI 普及和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心基石。

主要亮點(diǎn)提煉

AI 驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需求激增：生成式 AI 應(yīng)用使數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)面臨帶寬、功耗和可靠性瓶頸。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)失效：現(xiàn)有 100G/200G 網(wǎng)絡(luò)無法滿足 AI 集群東西向流量的爆發(fā)式增長(zhǎng)。

CPO 技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著：CPO 通過光電融合提升帶寬密度、優(yōu)化能效，并降低時(shí)延與故障率。

市場(chǎng)增長(zhǎng)潛力巨大：IDC 預(yù)測(cè)中國(guó)生成式 AI 相關(guān)網(wǎng)絡(luò)硬件支出 2023—2028 年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 38.5%。

部署窗口臨近：2025—2026 年是 CPO 試點(diǎn)部署的關(guān)鍵時(shí)期，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心將率先驗(yàn)證其價(jià)值。

聚焦于“光電一體化封裝（CPO）技術(shù)如何引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)向全光演進(jìn)”的前沿趨勢(shì)，隨著生成式 AI 和超大規(guī)模 GPU 集群的快速普及，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬、功耗與可靠性瓶頸日益突出。CPO 技術(shù)通過將光引擎與交換芯片集成封裝，極大提升帶寬密度、降低功耗，并顯著提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和時(shí)延表現(xiàn)，成為破解 AI 算力擴(kuò)展限制的關(guān)鍵創(chuàng)新。這不僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)提出新思路，也為開發(fā)高性能 AI 應(yīng)用和服務(wù)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)設(shè)施支持。

原文內(nèi)容摘要

AI 應(yīng)用普及加速驅(qū)動(dòng)高性能網(wǎng)絡(luò)需求

生成式 AI 應(yīng)用快速普及，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心對(duì)高性能網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)烈需求。

網(wǎng)絡(luò)已成為 AI 基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸，傳統(tǒng)的“先算力后網(wǎng)絡(luò)”升級(jí)模式失效，帶寬需求快速從 400G 向 800G、1.6T 演進(jìn)。

預(yù)測(cè) 2029 年中國(guó)高端以太網(wǎng)端口出貨量將超過 4300 萬個(gè)，AI 相關(guān)網(wǎng)絡(luò)硬件支出從 2023 年的 65 億美元增長(zhǎng)到 2028 年的 330 億美元。

當(dāng)前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)正在成為

AI 效能提升的瓶頸

網(wǎng)絡(luò)吞吐能力不足：現(xiàn)有 100G/200G 互連已難滿足千 GPU 超級(jí)集群對(duì)東西向大流量的需求，影響算力發(fā)揮。

功耗成本高：數(shù)據(jù)中心能耗巨大，AI 數(shù)據(jù)中心能耗預(yù)計(jì) 2022 年至 2027 年年均增長(zhǎng) 44.7%，功耗提升帶來成本和散熱壓力。

網(wǎng)絡(luò)可靠性與擴(kuò)展性不足：大量光模塊和連接器帶來故障風(fēng)險(xiǎn)，復(fù)雜多跳路徑增加延遲，影響訓(xùn)練效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

CPO 技術(shù)加速商用

并引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)向全光演進(jìn)

更高帶寬密度：取消前面板可插拔接口，極大提升 I/O 帶寬密度。

功耗降低 25%~30%：省去長(zhǎng)距離高速電連接和多余中間器件，顯著優(yōu)化能效。

提升可靠性與降低時(shí)延：減少故障點(diǎn)，縮短信號(hào)路徑，提升信號(hào)完整性，時(shí)延降低可達(dá) 3 倍，可靠性提升 10 倍（NVIDIA 數(shù)據(jù)）。

成本和集成度優(yōu)勢(shì)：高度集成簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，空間占用減少，長(zhǎng)期 TCO 優(yōu)于傳統(tǒng)方案。

CPO 技術(shù)的挑戰(zhàn)與演進(jìn)路徑

以及部署建議

封裝工藝復(fù)雜：光器件與 ASIC 共封裝對(duì)準(zhǔn)精度和良率要求極高。

熱管理挑戰(zhàn)：熱功耗集中，需引入更高效散熱方案（水冷、冷板）。

維護(hù)復(fù)雜性：固連設(shè)計(jì)導(dǎo)致單個(gè)故障模塊難以熱插拔替換，需提升整體模塊可靠性。

標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)尚未成熟：產(chǎn)業(yè)鏈配合和標(biāo)準(zhǔn)互通仍在發(fā)展階段。

給數(shù)據(jù)中心（云）服務(wù)商的建議

部署時(shí)機(jī)：2025—2026 年為 CPO 試點(diǎn)關(guān)鍵時(shí)期，頭部玩家 2026 年開始小規(guī)模部署，2027—2028 年大規(guī)模商用。

適用規(guī)模：超大規(guī)模、高帶寬密集場(chǎng)景優(yōu)先采用，特別是 AI 訓(xùn)練集群和超大規(guī)模云數(shù)據(jù)中心。

場(chǎng)景選擇：AI 模型訓(xùn)練集群、公有云 AI 算力池、高性能計(jì)算等。

ROI 與 TCO 考量：重點(diǎn)關(guān)注長(zhǎng)期能耗、運(yùn)維和空間成本節(jié)省，3—5 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)正向回報(bào)。CPO 不僅節(jié)能降耗，還能支撐更大規(guī)模 AI 工作負(fù)載。

CPO 技術(shù)以其高帶寬、高密度、低功耗、高可靠性優(yōu)勢(shì)，成為應(yīng)對(duì) AI 時(shí)代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)瓶頸的關(guān)鍵創(chuàng)新路徑。預(yù)計(jì)未來兩年內(nèi)部分超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心將先行部署，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心向全光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，支持 AI 普及和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，成為新的核心基礎(chǔ)設(shè)施基石。

歡迎深入閱讀全文，了解 CPO 技術(shù)的最新進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)，把握未來數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的核心機(jī)遇，共同推動(dòng) AI 及數(shù)字化應(yīng)用的創(chuàng)新與實(shí)踐。