電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）數(shù)據(jù)中心的投資仍有非常大的預(yù)期，今年年初，英偉達(dá)高管多次釋放樂觀信號(hào)，表示英偉達(dá)2026年收入肯定比去年10月預(yù)測(cè)的5000億美元更高，暗示訂單前景大好。在1月26日，英偉達(dá)又投入20億美元入股數(shù)據(jù)中心CoreWeave；1月27日，微軟獲批在威斯康星州增建15個(gè)數(shù)據(jù)中心，同時(shí)亞馬遜、谷歌、甲骨文等云計(jì)算大廠也在尋找新的數(shù)據(jù)中心選址，未來數(shù)據(jù)中心基建的需求還將會(huì)逐步增加。

在數(shù)據(jù)中心的基建過程中，隨著GPU等AI芯片的功率不斷飆升，數(shù)據(jù)中心的供電架構(gòu)產(chǎn)生了變化，整體往HVDC的方向發(fā)展。同時(shí)算力需求下，多卡、多機(jī)柜互聯(lián)成為了一個(gè)重要議題，數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)男枨笸瑯訒?huì)帶來新的技術(shù)應(yīng)用。具體來看，電源、線纜、連接器、光通信等技術(shù)都會(huì)迎來新一輪的升級(jí)。此前我們已經(jīng)探討過線纜、連接器等產(chǎn)品在未來數(shù)據(jù)中心的需求變化趨勢(shì)，下面我們來探討光纖在未來數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用情況。

數(shù)據(jù)中心的光纖需求

在最早的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互連中，數(shù)據(jù)傳輸是通過銅纜進(jìn)行的，在這個(gè)階段的架構(gòu)是以交換芯片（Switch）通過OSFP/QSFP-DD連接器連接到DAC電纜為主，支持112G LR速率。主要特點(diǎn)在于依賴純電氣連接，適用于短距離數(shù)據(jù)傳輸，比如數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的機(jī)架間連接。優(yōu)點(diǎn)包括成本低廉、部署簡(jiǎn)單，且無需光學(xué)轉(zhuǎn)換設(shè)備，功耗也較低。然而，缺點(diǎn)也非常顯著，包括銅線信號(hào)衰減嚴(yán)重，傳輸距離有限（通常僅幾米），功耗較高，無法滿足高密度和高速度的應(yīng)用需求。

進(jìn)入光通信時(shí)代，最廣泛應(yīng)用的也是現(xiàn)階段常見的可插拔光模塊。交換芯片通過OSFP/QSFP-DD/COBO連接器連接到TRX（光收發(fā)器）模塊，再延伸到光纖，支持112G VSR（極短距離）/C2M（芯片到模塊）接口。

相比銅纜，光纖具備抗電磁干擾、抗腐蝕、耐高溫的優(yōu)勢(shì)，可有效規(guī)避外界環(huán)境對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_，降低信號(hào)衰減，且使用壽命長達(dá)30年以上，大幅減少設(shè)備維護(hù)成本與停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，尤其適配AI智算中心、高性能計(jì)算集群等嚴(yán)苛場(chǎng)景需求。更重要的是，光纖帶寬上限極高，損耗又極低，傳輸距離長，這對(duì)于AI等數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用尤為關(guān)鍵。

AI工作負(fù)載依賴于GPU之間的高速、低延遲連接，讓它們協(xié)同工作并且需要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展。如果沒有完善的光纖基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)，就會(huì)出現(xiàn)瓶頸，導(dǎo)致性能下降、成本上升和可擴(kuò)展性停滯。

在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，光纖主要是有四大核心應(yīng)用場(chǎng)景：

機(jī)架內(nèi)互聯(lián)：服務(wù)器與ToR交換機(jī)之間的短距連接
機(jī)房?jī)?nèi)互聯(lián)：Leaf-Spine架構(gòu)中交換機(jī)之間的高速連接
數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（DCI）：跨機(jī)房、跨城市的長距離數(shù)據(jù)傳輸
AI集群互聯(lián)：GPU之間的高速并行計(jì)算通信

數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互聯(lián)正在從 400G 快速向 800G 普及，并已開始布局 1.6T 標(biāo)準(zhǔn)。每一次速率升級(jí)，都意味著光纖布線的升級(jí)或擴(kuò)容。過去傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心多采用100G及以下速率光纖，難以適配400G、800G高速光模塊的應(yīng)用需求，存量數(shù)據(jù)中心的光纖升級(jí)改造需求迫切；同時(shí)，全球數(shù)據(jù)中心機(jī)柜數(shù)量持續(xù)增長，大型、超大型數(shù)據(jù)中心占比不斷提升，機(jī)柜密度增加推動(dòng)光纖向高密度、小型化方向發(fā)展，進(jìn)一步釋放需求增量。

根據(jù)ResearchAndMarkets的數(shù)據(jù)，2025年數(shù)據(jù)中心光纖市場(chǎng)規(guī)模為79.3億美元，2026年增長至84.8億美元，預(yù)計(jì)到2032年達(dá)到128.4億美元。

光纖產(chǎn)品技術(shù)演進(jìn)

傳統(tǒng)上，光纖分為多模光纖和單模光纖。光纖的結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外分為纖芯、包層和涂覆層，多模與單模最直觀的區(qū)別就在于纖芯的粗細(xì)。多模光纖的特點(diǎn)是，較大的纖芯（50μm 或 62.5 μm）降低了光源耦合的難度，可以使用較便宜的 LED 或 VCSEL作為光源。

單模光纖極細(xì)的纖芯（8 - 10μm）強(qiáng)制光線只能沿軸線直線傳播，徹底消除模間色散，適合高速遠(yuǎn)距離傳輸。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，短距離傳輸普遍使用多模光纖，但隨著AI算力需求的提高，單模光纖正在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部成為主流。其中有兩大原因，在 400G/800G以及更高的速率下，多模光纖的模間色散會(huì)造成嚴(yán)重的信號(hào)畸變；單模光纖物理帶寬上限極高，未來升級(jí) 1.6T 或 3.2T 時(shí)，無需更換地下或機(jī)架間的昂貴光纜，只需更換兩端的光模塊。

為了提高速率，光模塊發(fā)射功率在增加。但在目前常見的單模光纖G.652.D型號(hào)較小的纖芯內(nèi)，過高的光功率密度會(huì)產(chǎn)生非線性效應(yīng)（如信號(hào)畸變、串?dāng)_），就像“水管太細(xì)，水壓太大會(huì)爆管”。

因此，G.654.E單模光纖正在成為數(shù)據(jù)中心的趨勢(shì)。從物理結(jié)構(gòu)上講，G.654.E的纖芯直徑雖然比普通單模光纖略大（約 10-12 μm），但它依然能夠確保在工作波長下只允許一個(gè)光模式傳輸，同時(shí)徹底消除了多模光纖存在的“模間色散”問題。

在材料上，普通的單模光纖為了便于制造，采用摻鍺的纖芯。而G.654.E采用純二氧化硅作為纖芯材料。這種純凈度極高的結(jié)構(gòu)將光的損耗降到了極限，比普通單模低20%左右。但相對(duì)地，制造難度更高、成本也更高。

近年來，空心光纖也被認(rèn)為是未來高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)光纖是實(shí)心的玻璃棒，而空芯光纖的纖芯是空氣或真空，其以空氣作為光傳播介質(zhì)，周圍通過特殊的玻璃微結(jié)構(gòu)約束光線，利用反諧振原理將光限制在空氣中傳導(dǎo)，較傳統(tǒng)光纖降低30%延遲，具備抵御非線性效應(yīng)及潛在超低損耗的特性，可承受更高入纖功率，是未來高速通信的尖端技術(shù)方向，目前微軟、AWS已啟動(dòng)部署，國內(nèi)中天科技、長飛、亨通等企業(yè)已實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破并送樣測(cè)試，逐步從實(shí)驗(yàn)室走向商用藍(lán)海。

去年8月，中國移動(dòng)在廣東開通了我國首條空芯光纖商用線路；10月，中國電信研究院近日宣布，通過與中國電信、長飛、華為及廣東工業(yè)大學(xué)的聯(lián)合攻關(guān)，成功實(shí)現(xiàn)單波800Gbps與1.2Tbps速率下的實(shí)時(shí)系統(tǒng)超長單跨無中繼傳輸新突破；同月，中國聯(lián)通完成了從深圳聯(lián)接香港將軍澳智云數(shù)據(jù)中心和香港交易所的商用空芯光纖互聯(lián)及跨境出海應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接時(shí)延大幅減少32%，是全球首條通過空芯光纖實(shí)現(xiàn)“海纜中心+數(shù)據(jù)中心+金融中心”的直接聯(lián)接。

去年9月，長飛光纖展示100km空芯光纖鏈路，并使用自研的EDFA+OTDR進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鏈路測(cè)試，實(shí)現(xiàn)0.089dB/km的鏈路衰減。

今年2月3日，亨通光電AI先進(jìn)光纖材料研發(fā)制造中心一期擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目廠房建設(shè)收官，現(xiàn)已正式進(jìn)入設(shè)備安裝階段。該項(xiàng)目聚焦AI算力帶來的巨大需求，致力于提升超低損空芯光纖、超低損多芯光纖以及高性能多波段多模光纖等一系列特種光纖的規(guī)?；a(chǎn)能力。這也意味著空心光纖開始逐步邁入規(guī)?；慨a(chǎn)階段。

小結(jié)：

從算力芯片、先進(jìn)制程、存儲(chǔ)，到功率器件、電源系統(tǒng)、線纜、連接器、液冷、電力基建等，AI帶動(dòng)的數(shù)據(jù)中心需求帶動(dòng)了一系列規(guī)模龐大產(chǎn)業(yè)升級(jí)。光纖作為數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的“神經(jīng)纖維”，其低延遲和高帶寬是數(shù)據(jù)中心算力效率的關(guān)鍵。空芯光纖與G.654.E的出現(xiàn)，本質(zhì)上是為這個(gè)超級(jí)大腦換上了一套反應(yīng)更快、傳導(dǎo)損耗更低的高級(jí)神經(jīng)通路。