電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李彎彎）全球算力基建敘事生變，正從GPU時代邁向連接為王的通信時代。算力Scaling-law邊際效益放緩，芯片間連接通信成系統(tǒng)算力釋放的核心瓶頸，光互聯(lián)逐漸替代銅連接，成為構(gòu)建高性能AI網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。

近期阿里、騰訊均推出NPO（近封裝光學）重大成果，其中阿里云全光Scale-up網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)UPN512通過光互連直接連接xPU與交換機，采用單層CLOS拓撲實現(xiàn)512顆xPU的全互聯(lián)，該方案徹底消除機柜內(nèi)高速銅纜，顯著降低布線復雜度、散熱負擔、供電需求及運維成本，功耗降低50%，成本下降30%。

近封裝光學NPO技術(shù)優(yōu)勢

首先我們來看看什么是NPO及其優(yōu)勢。中國移動云能力中心此前發(fā)布過一份《云智算光互連發(fā)展報告》，該報告介紹，NPO的核心思想是，將光引擎非常靠近電芯片放置，但并不像CPO那樣與電芯片共封裝在同一基板或中介層上。它通常將光引擎安裝在同一基板上，通過極短的高性能電氣鏈路與電芯片相連，形成一個高度集成的系統(tǒng)，如下圖所示。

NPO將光引擎與電芯片物理分離，避免了電芯片的高溫熱量直接沖擊光器件，散熱設(shè)計更簡單、高效。由于電芯片本身是巨大的熱源，工作時溫度很高，而激光器等光器件對溫度極其敏感，所以，光引擎與電芯片共封裝會導致波長漂移和性能下降。同時，由于光引擎未與電芯片共封裝，NPO在可維護性層面具有優(yōu)勢，如果光引擎失效，只需更換光引擎子模塊即可，避免了大量的維護成本。

相比激進的CPO技術(shù)，NPO技術(shù)是一種更務實、風險更低的路徑。并且，NPO與傳統(tǒng)光模塊相比，其性能遠超傳統(tǒng)光模塊，其主要優(yōu)勢包括以下幾點：

lNPO的光引擎擁有更大的可布置面積和更靈活的走線方案，可以方便地使用LGA封裝，且有利于光引擎散熱；
lNPO不影響電芯片原有設(shè)計，只對PCB或基板做差異設(shè)計即可滿 足不同需求；
lNPO與電芯片解耦，能夠避免形成電芯片壟斷問題；
lNPO可單獨測試 TP1 的電信號質(zhì)量，可歸一化設(shè)備的驅(qū)動與固件，可測試性更好。

產(chǎn)業(yè)界正在形成共識，未來光互聯(lián)由Scale-up、Scale-out、Scale-across等多元網(wǎng)絡(luò)連接場景共同驅(qū)動，各技術(shù)路線長期共存、并行發(fā)展。

Scale-Up 即垂直擴展，通過向單個節(jié)點添加更多硬件提升處理能力。在 AI 大模型訓練里，它借助高速互聯(lián)技術(shù)將單個節(jié)點多塊 GPU 緊密相連，形成有超大共享顯存池的“超級節(jié)點”，讓單個模型能在統(tǒng)一顯存空間高效訓練，無需跨節(jié)點通信，是解決“內(nèi)存墻”瓶頸的關(guān)鍵。

Scale-Out 是水平擴展，通過增加節(jié)點組成集群提升整體處理能力。當單個“超級節(jié)點”算力不夠時，將成百上千個節(jié)點用高速網(wǎng)絡(luò)連接成龐大計算集群，讓模型訓練任務可并行分布在眾多 GPU 上。
Scale-Across（跨區(qū)域擴展）是應對超大規(guī)模 AI 計算需求提出的“第三大支柱”范式。隨著 AI 模型對算力需求爆炸式增長，單個數(shù)據(jù)中心在電力、散熱、空間上接近極限，Scale-Across 便是將不同城市、國家甚至大洲的多個數(shù)據(jù)中心用高速網(wǎng)絡(luò)連接，形成協(xié)同工作的“超級巨型工廠”。

隨著AI大模型向千億、萬億參數(shù)規(guī)模突破，訓練與推理場景的高并發(fā)數(shù)據(jù)傳輸需求呈指數(shù)級增長，Scaleup網(wǎng)絡(luò)作為支撐算力高效釋放的核心基礎(chǔ)設(shè)施，規(guī)模也在迅速擴大。目前，Scale out層面可插拔光模塊仍是首選，Scale up層面作為新興光模塊市場，技術(shù)高速迭代，NPO、CPO 等方案同步演進。

全球首款3.2T NPO模塊成功點亮

2025年10月，阿里云正式發(fā)布UPN512全光Scale-up架構(gòu)白皮書，提出基于單層以太網(wǎng)光互連的全新設(shè)計，旨在打造“大規(guī)模、高性能、高可靠、低成本、易擴展”的xPU互聯(lián)系統(tǒng)。
UPN512通過光互連直接連接xPU與交換機，采用單層CLOS拓撲實現(xiàn)512顆xPU全互聯(lián)，還為擴展至1K +節(jié)點預留架構(gòu)空間。此方案消除機柜內(nèi)高速銅纜，大幅降低布線復雜度、散熱負擔、供電需求及運維成本。

NPO是UPN512架構(gòu)的核心使能技術(shù)。它將光電引擎靠近主芯片部署，采用線性直驅(qū)技術(shù)，省去傳統(tǒng)DSP芯片，實現(xiàn)功耗降低50%以上、成本下降30%、端到端時延與銅互連相當，且供應鏈更安全可控。與LPO相比，NPO帶寬密度更高，對主芯片SerDes性能要求更低；和CPO相比，NPO采用標準LGA連接器，保持光模塊開放解耦特性，更易被用戶采納。

阿里云從3.2T NPO切入研發(fā)，基于OIF標準封裝，在22.5mm×35.1mm尺寸內(nèi)實現(xiàn)3.2Tb/s傳輸帶寬。通過標準LGA連接器，光引擎與主芯片物理和電氣解耦，延續(xù)開放生態(tài)。該模塊支持硅光與VCSEL兩種技術(shù)路線，適配不同場景。

近日，阿里云宣布全球首款基于OIF標準封裝的3.2T NPO模塊成功點亮，標志著全光Scale-up進入工程落地新階段。該模塊基于兩顆16通道收發(fā)一體硅光芯片，搭配線性直驅(qū)Driver/TIA芯片，采用2D封裝工藝，具備快速量產(chǎn)潛力。其關(guān)鍵性能指標優(yōu)異：發(fā)送端光眼圖性能好，符合IEEE 802.3bs DR4標準，可與傳統(tǒng)帶DSP的DR4光模塊無縫互通；接收端在1E - 6誤碼率下，所有通道靈敏度優(yōu)于 - 5dBm；典型功耗約20W，低于同帶寬DSP方案。

阿里云將3.2T NPO技術(shù)率先應用于新一代國產(chǎn)四芯片交換機。該設(shè)備單機集成4顆25.6T國產(chǎn)交換芯片，總交換容量達102.4T，可平滑演進至409.6T平臺。目前，該交換機已完成整機上電與核心功能驗證，進入長期可靠性測試階段。

寫在最后

在算力需求持續(xù)增長的當下，全球算力基建正經(jīng)歷深刻變革。算力中心多元網(wǎng)絡(luò)連接場景驅(qū)動光互連技術(shù)發(fā)展。從目前的情況來看，可插拔光模塊在未來幾年仍是需求主力；NPO/CPO 在柜內(nèi)全光連接領(lǐng)域加速滲透，CPO進展超預期。此前市場對NPO較少關(guān)注，隨著近期阿里云、騰訊在NPO方面的動作和進展，其技術(shù)優(yōu)勢想必會更多的被業(yè)界關(guān)注。整體來看，光互連行業(yè)市場空間將持續(xù)擴大。