摘要：当前，智算集群已成为支撑人工智能大模型训练、自动驾驶算法迭代等前沿领域的核心基础设施，并以惊人的速度从万卡向十万卡级规模演进。随着单节点算力突破每秒百亿亿次，这类超大规模集群的极致计算能力对互连链路带宽、延迟和功耗提出了极其严苛的要求。传统基于铜介质的电互连方案，正面临“带宽墙”、“延迟墙”及“功耗墙”等三重严峻挑战：单通道速率难以突破400Gbps，传输延迟高达数微秒，单机架互连功耗占比更是超过40%，这一系列瓶颈已成为制约超大规模智算集群算力释放的核心障碍。相较于传统可插拔光模块等设备级光互连技术，芯片级光互连正在开辟全新的技术路径和产业赛道。它通过先进封装将光引擎与电芯片合封在一起，把电信号的传输距离从米级大幅压缩至毫米级，从而改写了物理层互连架构，实现50%以上的系统能效提升。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跨越式升级，为数字经济的高质量发展筑牢坚实的算力基石。
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2025年11月02日
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