数据中心内部网络究竟面临的是一场革命还是一次演进？

数十年来，铜缆一直是数据中心内部连接的默认选择。铜的价格低廉、易于部署，且在短距离内表现良好。但随着数据速率攀升和传输距离延长，铜缆因衰减和电磁干扰导致信号完整性急剧恶化，逐渐力不从心。

相比之下，光纤能够以更高的数据速率、在更长的距离上传输信号，且损耗极低、不受电磁影响。目前，几乎所有超过约5米的400 Gbps数据中心连接（即单机架之外的任何高性能连接）都已转向光纤。更快的AI加速器甚至正在推动机架内部连接也向光纤过渡。最终，AI工厂数据中心的每一条连接都将通过光纤实现。

过去几年，光链路速率经历了令人瞩目的跃升，从100 Gbps迅速推进到400 Gbps、800 Gbps，如今1.6 Tbps也已崭露头角。然而，要满足AI训练和推理的需求，仅靠更快的端口还远远不够。

AI重新定义数据中心网络

传统上，数据中心采用纵向扩展（scale-up）策略实现增长，即在单个机架内添加更大规格的服务器或更多处理器。现代AI正在颠覆这一范式。大型AI模型和分布式训练需要协调数千个处理器/加速器同步运行。这意味着，数据中心建设需要转向横向扩展（scale-out），将海量节点跨机架、跨排、甚至跨相邻建筑互联，形成一个统一的计算结构，协同处理共享任务。

虽然分布式计算并非新概念，但这些AI计算架构在规模和性能上已达到前所未有的水平。业界正在构建庞大的AI训练集群，在个位数微秒级延迟下，这些横向扩展网络可处理每秒数太比特（Tbps）的流量，将数千个机架互联起来，每个机架内部配备数十颗GPU。基于对大型AI集群的公开测算（以整个平台的光学器件平均配置计），此类部署通常每颗GPU需要配备3至6个光模块。在一个拥有数十万颗GPU的数据中心内，仅服务器与机架顶部（ToR）交换机之间，以及ToR交换机与核心交换机之间的短距连接，所需光模块数量就可能超过100万个。

事实上，LightCounting等行业分析师预测，以太网光收发器和共封装光学器件的销售额将在未来五年内翻倍，其中数据中心内部应用将贡献大部分增长。全球年需求量预计在未来几年内达到数亿只，以支撑AI集群的大规模部署。

现在的可插拔光学模块：FRO、LRO、LPO

为支撑AI带来的光通信爆发式增长，创新不仅聚焦于更高速的链路，更关注光学模块自身的设计与部署方式。在数据中心内部，能效与密度是关键考量因素。这催生了新型光通信架构，既降低了功耗和尺寸，又提升了部署灵活性。

传统可插拔光学模块采用全重定时光模块（FRO），在发送端和接收端均集成信号处理功能。这带来了出色的性能与长距离传输能力，但代价是较高的功耗和延迟。新兴方案则采用了更轻量的设计思路。线性接收光模块（LRO）通过将信号处理交由交换机ASIC完成，从而简化接收路径，显著降低模块功耗和延迟。进一步延伸这一理念，线性驱动可插拔光模块（LPO，或称线性驱动）将主动信号处理功能从可插拔模块中完全移除，从而在短距离链路上实现极低功耗与最小延迟，前提是主机设备需支持该模式。

重要的是，这三种方案在现代数据中心网络中并存。FRO继续服务于对传输距离和可靠性要求较高的应用场景，而LRO和LPO则在要求高吞吐量、短距离传输的数据中心内部链路中加速普及，这些场景对能效与密度要求极高。这些方案共同勾勒出光通信技术的演进路径——在数据中心网络为AI实现革命性扩展的过程中，实现了性能与功耗的平衡。

光学的未来演进：NPO、CPO、XPO

可插拔光学模块仍在被重新定义。2026年初，一个行业联盟提出了一种名为超密集可插拔光学（XPO）的新概念，旨在大幅提升前面板光接口密度——这是数据中心内部互联的关键瓶颈。单个XPO可提供前所未有的12.8 Tbps带宽，虽然尺寸大于八通道小型可插拔模块（OSFP），但相比当今的可插拔方案，仍可将前面板密度提升约四倍。由于XPO集成了液冷技术，这些模块还能支持功耗更高的相干光学器件。

与此同时，业界也在探索更为激进的光学集成方案。

这一转变的核心思路很简单：让光学器件更靠近计算或交换芯片，可以减少信号损耗及相应的补偿功耗，同时克服前面板的空间限制。

近封装光学（NPO，亦称板载光学）将光学引擎从前面板移至更靠近交换芯片的位置，从而缩短了电信号传输距离，提升效率。这种方式在功耗和信号质量方面带来显著改善，但牺牲了灵活性——因为光学器件不再易于更换。

共封装光学（CPO）则将这一理念推向极致，将光学器件直接集成到交换芯片封装内部。通过大幅缩短电互连距离，CPO有望实现超低延迟和卓越的能效。但与此同时，它也对长期以来的可维护性、制造兼容性和互操作性假设提出了挑战。

XPO、NPO和CPO共同表明，数据中心内部光学的演进已不仅仅是追求更高速的链路，而是要在AI时代从根本上重新设计光学、电子学与计算如何融合。

AI时代的数据中心互联，既在需求与规模层面经历一场革命，也在数十年的光学技术积淀之上持续演进。