光计算面临的挑战及建议........................................................................................13 3.1 材料与器件................................................................................................... 决特定问题为主。 光经典计算利用光的波动性（如衍射、干涉等）实现电子计算机的功能。与 电子计算机类似，按照处理信号类型的不同，光经典计算可分为数字光计算和模 拟光计算。数字光计算是利用光学器件逻辑门，通过复杂的逻辑门组合构建类似 传统数字电子计算原理的计算系统完成计算，但目前尚未被验证是一种有效的、 通用的计算架构。模拟光计算则是利用多维光场调制实现某种专用的光学信息处 理，其实现 光计算总体技术架构 光计算技术架构包括硬件层、基础软件层、模型算法层和应用层，整体架构 和内容仍在持续完善过程中。 图 1 光计算总体技术架构  硬件层：为光计算提供光学材料、基本光学器件，并将一系列光学器件 组合成基本计算单元，通过光电协同或全光处理实现信息的传输、计算、 存储，是实现高算力与高能效的根基。目前，业界对于硬件层的研究重 点聚焦于硅光/铌酸锂异质集成、MZI 阵列、低损波导、光电转换、高速

....................................................................................... 2 1.3 一体化器件产业链逐步成熟............................................................................................ 1.3 一体化器件产业链逐步成熟 C+L 一体化系统的商用与产业链的技术创新密切相关。根据一体化系统关键器件的实 现难度和发展现状，400G C+L 系统的演进路线如下图 1.3 所示。从 C/L 波段分立架构出 发，一体化系统演进将经历 WSS 一体化、WSS/OTU 一体化、WSS/OTU/EDFA 均一体 化三个不同阶段，其最终形态从结构上接近现有 C 波段系统，器件成本预计降低 30%，板 一体化光网络解决方案技术白皮书 第 4 页 图 1.3 400G C+L 系统演进路线 1. C+L 二阶段： C+L 二阶段依赖一体化 WSS 器件，OTU 和 EDFA 仍然为分立形态。目前 C+L 一体 化 WSS 技术已成熟，一体化 WSS 器件已可提供。从目前市场需求角度看，2024 年下半 年起，WSS 一体化的 C+L 系统开始规模商用，对应 ROADM 站点具备 C+L 波段一体化调

请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明 3 AI 浪潮下，化工材料迎来新发展 u AI 带动设备及元器件需求，高频高速 PCB 有望成主流， PCB 产业链有望重塑和受益 印制电路板 (PCB) 是电子产品的关键电子互联件，被誉为“电子产品之母”。 AI 快速发展要求高算力，对设备、电子元器件数量和质量也提出更多更 新的要求，将带动 PCB 需求新增长，高频高速 PCB 有望成为未来发展主流。根据 资料来源：华经产业研究院，国海证券研究所 资料来源：华经产业研究院，国海证券研究所 光模块是数据中心“小而精”的 IT 设备 u 光模块是实现光信号和电信号相互转换的连接器和翻译器，位于光通信行业的产业链中游，上游包括芯片、光器件等，下游则包括电信和数据 通信市场两大应用领域，终端客户包括中国移动等运营商，以及云计算和互联网数据中心厂商等。 u 市场格局方面， 国内光模块厂商发展迅速。根据 Odmia 数据 “东数西算”工程中承担信号转换任务，可实现光信号的产生、信号调制、探测、光路转换、光电转换等功能，将赋能千行百业，市场前景较大。 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明 12 光纤光缆 设备集成 数通市场 光器件 光模块 电信市场 上游 中游 下游 图表： 2021 年全球光模块市场份额占比情 况 资料来源： Odmia ，华经产业研究院，国海证券研 究所 图表：光通信产业链示意图 资料来源：华经产业研究院，国海证券研究所

界专家普遍认为其互补性作用远大于替代性： 通用型GPU（图形处理器）在基础AI（人工 智能）算力中占据主导地位，定制化芯片则 专注于解决超大规模场景需求。此类技术演 进不仅重塑了AI（人工智能）基础设施格局， 更为电子元器件产业注入了持续的增长动能。 AI（人工智能）硬件引领半导体产业革新 HPC（高性能计算）与服务器预计将在2025年 成为企业计算升级的核心驱动力。GPU（图形 处理器）、CPU（中央处理器）、内存及专用 动态演进中的市场格局 全新贸易格局：地缘紧张局势与关税政策博弈 11 全新贸易格局：地缘紧张局势 与关税政策博弈 随着全球地缘政治格局进一步复杂化，电子元器件等领域的全球供应链稳定性面临着重 大不确定性。美国政治格局的演变将在未来数年影响电子元器件的定价水平与供应稳定 性，这一影响将在拜登政府向特朗普政府的过渡中变现得尤为明显。与此同时，中国的 全球影响力将因其对关键原材料的掌控能力而持续强化，为电子产业的全球供应链注入 关税再提升10%——此举可能使半导体产品的 进口关税飙升至60%。 尽管最终的关税结构特朗普就任后的政治 博弈，但高额的关税压力已然为全球电子元 器件市场的波动埋下了伏笔。中墨两国作为 美国电子元器件进口的核心供应国，占据了 超过40%的美国电子元器件进口份额。此次 关税政策变动将直接冲击美国本土企业的采 购成本与供应链时效性，迫使企业重构采购 战略。 对中国额外加征关税的行为极有可能激起中国

中国云原生行业研究 | 2021/7 专精特新系列 白皮书 | 2025/8 目录 • 材料 --------- 122 • 设计 --------- 124 • 封测 --------- 129 • 分立器件 --------- 131  发展趋势 --------- 133  企业案例 --------- 135 • 斯达半导 --------- 136 • 圣邦股份 --------- 137 专精特新企业统计 --------- 175 • 企业数量 --------- 176 • 企业分布 --------- 177  专精特新通信领域细分赛道 --------- 178 • 通信网络设备及器件 --------- 179 • 通信终端及配件 --------- 180 • 通信线缆及配套 --------- 182 • 通信工程及服务 --------- 184 • 其他通信设备 IC：Integrated Circuit的简称，指集成电路，通常也叫芯片（Chip），是一种微型电子器件或部件，采用 半导体制造工艺，将一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及其之间的连接导线全部制作 在一小块半导体晶片如硅片或介质基片上，然后焊接封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的电子 器件。  模拟集成电路：处理连续性模拟信号的集成电路芯片，模拟信号是指用电参数（电流/电压）来模拟其他

2%，千卡以上集群平均每年 发生数十次光模块故障事件。除了器件失效，设备侧或配线架光纤端面脏污也会 引发链路闪断[4]，如图 1-3 所示。 2 常见多模或单模光模块常为多通道架构，每通道含 CDR（时钟数据恢复，Clock and Data Recovery），DSP（数据信号 处理器，Digital Signal Processor）以及激光器等元器件。 中国移动 面向新型智算中心的以太网弹性通道 ������ × ������������������������ 中国移动 面向新型智算中心的以太网弹性通道（FlexLane）技术白皮书(2025) 5 就高速光链路自身而言，单通道失效（器件失效、脏污）占比大，单通道失效阻 塞整条链路，资源严重浪费。业界亟需探索新的可靠机制，支持抗单通道或少数 通道故障，保障 AI 任务继续运行。 针对上述新型智算中心高可靠承载 AI 业务的诉求，中国移动联合业界合作伙 FlexLane 降速， 主要用于如下场景：  应用层检测到某通道的信号正在劣化，提前下发降速指令规避故障发生；  应用层预测到未来高速链路流量将会轻载甚至空闲，手工下发降速指令，关 闭部分通道耗能元器件动态节能。 3.1 故障隔离 针对现网情况，可考虑 FlexLane 的灵活部署策略，如图 3-2 所示：近期通过 软件升级支持 FlexLane，可快速部署；面向未来，选择在高速接口硬件实现，可

。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 中心内两大类。数据中心内聚焦短 距传输场景（数米至数百米），核心诉求是高带宽密度、低延迟及低 功耗，常用多模光纤，精准适配机柜内/跨机柜互连需求。本白皮书重 点探讨数据中心内光互连技术的分类、器件与技术趋势。 2.1. 业界存在两大类光互连技术 光互连技术是通过应用光电转换与融合技术，取代电信号在传统 数据传输场景中的主导角色，甚至直接替代芯片上的电IO功能，最终 实现信号在传输过程 面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书 (2025) 13 倍，是光互连向高集成度发展的过渡阶段技术，为进一步向CPO演进奠 定基础。 因NPO将GPU与光引擎物理分离，避免了GPU在工作时的高温热量 直接冲击对温度敏感的光器件，从而导致波长漂移和系统性能下降， 因此散热设计更简单、高效，系统更加稳定。同时，由于光引擎未和 GPU共同封装，在可维护性方面具备一定优势，如果光部分失效，只需 更换光引擎模块即可，避免了大量的维护成本；因此，NPO目前是国内

电子看板 SCADA 系统 直缝电脑自动焊接 *1 检测设备 检测工位；检测数据、结果、合格 / 不合格量 冲 床 *1 采集启停信号，分析设备稼动率 生产计划 开工汇报 元器件清单及元器件请购 投产转交单 技术部出图 1. 生产主计划 1. 技术部根据投产转交单、客 户对低压控制柜的技术要求设 计图纸，及输出低压控制柜 BOM 物料清单，将物料清单 上传 MES 系统。 控制柜铭牌、控制柜关键元器件、装配进度、检测信息 1. 控制柜铭牌：根据生产批号、产生每个控制柜的序列号， 并将序列号二维码镭雕至铭牌上。 2. 各步骤装配信息采集 2.1 控制柜关键元器件记录：扫描控制柜序列号二维码，再 扫描 PLC 、继电器、断路器等关键元器件的唯一序号（一维 码或二维码） 2.2 安装进度及安装人员采集，扫描控制柜序列号二维码， 再选择装配步骤（布局、安装元器件、接主线、接控制线、 低压控制柜生产过程关键采集节点说明 辅材仓 低压控制柜车间硬件布局规划 装配 元器件仓 交换机 *1 无线 AP*3 PAD 手持扫描枪 *2 标签打印机 *1 激光镭雕机 *1 液晶电视机 *1 无线二维扫描枪 *4 工业触控电脑 *4 工控平板移动支架 辅材仓 低压控制柜车间布局流程 组装 元器件仓 1 3 2 元器件投料安装工序：技术部根据投产转交单、客户对低压控制 柜的技术要求设计图纸，低压控制柜

芯片相连，形 成一个高度集成的系统，如图 4 所示。 图 4 近封装光学结构 NPO 将光引擎与电芯片物理分离，避免了电芯片的高温热量直 接冲击光器件，散热设计更简单、高效。由于电芯片本身是巨大的 热源，工作时温度很高，而激光器等光器件对温度极其敏感，所以， 云智算光互连发展报告 光引擎与电芯片共封装会导致波长漂移和性能下降。同时，由于光 引擎未与电芯片共封装，NPO 在可维护性层面具有优势，如果光引 将带 来颠覆性的能效提升。 2.3 光交换 2.3.1 光线路交换 OCS 的本质是通过光学器件直接操控光信号的传输路径，实现 输入端口到输出端口的连接。与需要光电转换的传统电交换不同， OCS 全程在光域操作，因此具有协议透明性、超低延迟、高能效等 优势。但 OCS 也存在光学器件累计损耗、稳定与可靠性方面的劣势， 云智算光互连发展报告 另外，OCS 是一种基于端口的光交换技术，导致其扩展能力受限。 互连的需求。改进包括更高的带宽密度、能效和系统级可 管理性，推动可扩展的多芯片 SIP 设计，加速模块化半导体创新。 5.2 光电领域交换标准与产业生态 5.2.1 光交换标准发展现状 在光交换领域，国际上，OCS 器件相关标准主要由国际电信联 盟电信标准化部门（ITU-T）承载。2023 年 2 月，在 ITU-TSG15 Q6 中间会上，联通文稿《Discussion of AWGR used for hybrid

高速互联（如图 4.1 所示），突破单机扩展的硬件限制，为大规模算力聚合提供架构支撑。此外， 随着 Scale Up 组网规模的扩大与算力密度的提升，超节点的稳定性成为集群作业连续性的核心保障， 需考虑器件、网络、系统等层面的可靠特性，以化解系统故障风险。在此基础上，针对单用户专属、 多任务并行等差异化场景，超节点还需通过精细化资源调度、性能隔离与数据安全机制实现全场景 适配，在满足复杂业务需求的同时最大化释放算力价值。 重要指标之一，最大程度保障训 练任务不中断，训练数据和和结果不丢失。超节点稳定而可靠的运行依赖可靠的器件、可靠的网络 以及可靠的系统。 可靠器件构筑物理层稳定基石： 超节点硬件器件的可靠性是系统稳定运行的核心前提。在大模型训练过程中，集群高负载运行带 来了持续的高功耗，极易引发核心器件温度剧烈波动，导致故障发生概率激增。据《The Llama 3 Herd of Models》研究显示，Llama3 其中绝大多数故障源于器件层面的失效。 为应对这一挑战，超节点系统需要深度考虑硬件可靠性，覆盖器件的全生命周期（如图 4.3 所示）： 生产阶段通过高低温、震动、冲击等极限压测方法筛选合格产品；选型阶段选用超宽温度、稳定性能、 低失效的电信级器件；使用阶段部署液冷散热技术，精确控制核心器件工作温度，降低因热应力导 致的故障风险。这些措施可使超节点系统在满负载运行时的器件级故障率大大降低，为千亿参数模