CIOE 芯光论坛：万卡超节点时代，海思光电的全栈光互连方案

两大趋势下的互联瓶颈

趋势一：模型规模的指数级膨胀

从 2020 年的百亿级参数，到 2024 年 GPT-4o、DeepSeek、通义千问等主流模型集体迈入 1~3.8 万亿参数区间，行业普遍预计 2026-2027 年将冲刺 10 万亿参数大关。MoE 稀疏化、跨芯片 All-to-All 通信成为常态，对互联带宽的需求只增不减。

趋势二：超节点架构的规模化落地

超节点已经成为智算中心的主流架构，同时沿着 “单节点规模升级（Scale Up）” 和 “集群横向扩容（Scale Out）” 双线演进。2025 年主流还是百卡级配置，2026 年将跃升至数千卡，到 2027 年头部厂商将冲击万卡甚至十万卡级集群。

那么问题来了：六年下来，单芯片算力（FP8）从 A100 的 1T 到 H100 的 3.2T，再到 B200 的 7.2T以及到Rubin的25T，单芯片算力翻了25倍，而芯片之间的"公路"并没有同步拓宽（片间互联带宽只增长6倍），算力释放就一定会被连接卡住。这就是业内常说的"算力与互联的增速剪刀差"。

光互联成为“必选项”

要理解光互联为什么必须上位，先要理解电互联是怎么"撞墙"的。电信号在铜缆和PCB上跑，距离越长、速率越高，损耗和功耗就越失控。25G NRZ信号在PCB上大约能走3厘米到30厘米；到了200G PAM4，电互联的有效传输距离只能支撑数米。也就是说，机柜内部、板卡之间还能靠电扛住，一旦要跨机柜、跨楼层，电互联在功耗、损耗、密度上就全部失灵。

超节点的目标是让成千上万颗芯片协同工作时"像一颗芯片"。要做到这一点，互联必须同时满足三件事：足够远（覆盖机房乃至楼群）、足够密（单位面积带宽够大）、足够省电（不然散热先崩）。这三条电互联都给不出答案。

光互联凭借长距离、高带宽、低功耗、低电磁干扰等特性，成为突破互联瓶颈的核心方案，可实现从百米至千米级的传输距离，支撑系统松弛布局与灵活拓扑，实现系统创新协同。它不是"带宽不够用光凑"的补位，而是超节点架构的物理底座。衡量光互联能力，有四大核心指标（FOM）：

• 带宽密度（Tbps/mm）：指芯片每毫米岸线可输出的带宽。芯片岸线资源有限，带宽密度直接决定互联能力能否随算力持续扩容，是高密度场景的核心指标。
• 比特功耗（pJ/bit）：每传输 1 比特数据消耗的能量。决定了狭小封装空间内的热密度上限，是高密集成场景的关键约束。
• 传输距离（m）：决定高速互联域的物理边界，支撑跨机柜、跨楼层的灵活组网，直接影响集群部署的灵活性。
• 时延（ns）：数据传输的往返时间，决定计算等待与集群同步的效率，是 AI 训练集群的关键性能短板，直接影响 TPOT（每秒万亿次操作）与 TTFT（首 token 时延）。

围绕这四个指标，光互联正在沿"高密度、低能效、低时延"的方向演进，并分化两条路线：Fast and Narrow（高速窄通道，代表36×448G方案），冲单通道极致速率；Slow and Wide（低速宽通道，代表N×64G方案），拼低功耗下的高带宽密度和低时延。

海思光电的全栈技术布局

在CIOE 2026芯光论坛上，华为海思光电高级专家邵海峰分享了海思光电的技术路线。海思的布局是"芯片—器件—模块—系统"一条龙，全面覆盖不同速率、不同场景的光互联需求。

三大材料体系，覆盖全速率场景

针对不同距离和速率需求，海思布局了三条材料体系：

• GaAs基：主打 VCSEL，单通道速率覆盖100G/200G，用于短距高密度场景；
• InP基：主打EML和MZ，单通道速率覆盖100G/200G/400G，兼顾速率与传输距离；
• SiPh+TFLN+InP混合集成：覆盖 SiPh MZ、MRM、TFLN CW 等技术，支撑高带宽、高集成度光引擎。

系统级方案：华为A3/A5超节点

华为A3超节点（384卡）：采用海思自研的8*50G VCSEL SR8星云光模块方案；

华为A5超节点：采用8*100G VCSEL LPO SR8星云光模块方案，是业界第一个把多模VCSEL 用于LPO方案。与oDSP方案相比，LPO方案时延降低了90%，功耗节省了60%。

3.2T/7.2T NPO光引擎产品

3.2T NPO光引擎：32×112G配置，总带宽 3.2T，整引擎功耗低至 24W，兼容 OIF 标准尺寸，采用自研112G VCSEL/PD 阵列和高速线型 RFIC 电芯片。目前海思200Gbps VCSEL带宽突破40GHz；60℃/9mA 工况下寿命超 10 年；30m传输后误码率约1E-8。

7.2T NPO光引擎：36×224G配置，总带宽达7.2T，采用Hi-ONE内置光源架构——这是海思押注万卡超节点的关键一步，海思内置光源选用InAsGaAs量子阱材料，具有三大优势特性：：

• 高温性能更优：InGaAlAs 材料温度特性优于传统 InGaAsP，高温下功率衰减小；   
• 可靠性更高：数千小时长期工作下功率变化率更稳定，海思实测数据：1万个小时的功率变化＜±10% ； 
• 单模良率更高：75℃高温下 PCE（光电转换效率）对比传统方案有显著优势。

下一代路线：面向16T以上，两条腿走路

Fast & Narrow路线：攻坚400G 单通道速率，包括400G EML（高带宽、低驱动电压、高消光比）、400G InP MZ（调制带宽突破110GHz）、400G TFLN（业界首发TFLN+SiN/SOI/Ge混合集成平台，具备超低半波电压和高线性度），以及调制器3dB带宽突破70GHz的硅光方案。

Slow & Wide路线：追求极致能效与密度，核心是高调制效率的MRM微环调制器、新型多波长光源（DFB阵列、Comb梳状光源、PCSEL光源）、微环高密集成、光电合封，以及"去Serdes"的系统到芯片深度整合。其中Comb光源可做到200GHz通道间隔、单波功率8~10dBm；PCSEL光源在O波段输出功率超过400mW，发散角小于1度，具备低RIN、窄线宽特性。

一条路线把单通道速率往极限推，一条路线把单位功耗的带宽密度往极限推——最后谁能跑出来，不取决于实验室指标，而取决于超节点实际部署场景下四个FOM的综合表现。

总结

海思这次分享的价值不只是"又发了几颗芯片"，而是给出了一套观察AI光互联演进的判断框架：

第一，看场景：是Scale Up超节点内部，还是Scale Out跨集群？前者更看重密度和时延，后者更看重距离和成本。

第二，看四指标：带宽密度、比特功耗、传输距离、时延，四项是不是均衡优化，而不是单点激进。

第三，看材料-器件-模块是否闭环：光芯片、电芯片、封装、模块是否联合设计，这决定了FOM能不能真正兑现到系统级。

第四，看路线选择：Fast & Narrow还是Slow & Wide，本质是单通道速率博弈还是能效密度博弈，对应不同的集群规模和成本结构。