OFC2026 - AI 集群互連架構之爭：從 XPO 到 CPO 與 THz 介質波導的典範轉移 - Microsoft, Arista, Marvell, AttoTude, nEye

前言

在 2026 年光網絡與通信研討會（OFC 2026）上，AI 集群互連（Interconnects）的演進已成為算力競賽的核心課題 。隨着 AI 模型規模以每兩年 3 倍的速度增長，網絡與內存的頻寬成長（每兩年 1.5 倍）已顯著滯後，形成了嚴重的「I/O 牆」挑戰 。本次會議揭示了從 2025 年 NVIDIA Blackwell 架構（機櫃功耗 120KW）向 2028 年 Rubin Ultra 架構（機櫃功耗 600KW）跨越時，互連技術如何在能效、熱管理與物理限制之間尋找新的平衡點 。

核心技術與大廠戰略深度解析

1. Microsoft：定義 Scale-up 時代的系統級指標

Microsoft 強調光學技術正從傳統的 Scale-out（數據中心級）滲透進 Scale-up（加速器機櫃級）領域 。

• 系統級整合：Azure 採取的策略是「從晶片到系統」（Silicon to Systems），包括自研 Azure Cobalt CPU 與 Maia AI 加速器 。

  
  

• Scale-up 硬性規格要求：Fotini Karinou 提出 Scale-up 互連必須滿足：傳輸距離 > 20 米、單向頻寬 > 50 Tbps、往返延遲 < 1000 ns，以及能效低於 4 pJ/b 。

  
  

• 標準化驅動：Microsoft 正推動 OCI-MSA（專注於低功耗 WDM）以及 XPO 等標準，以應對高度複雜的光學堆棧（Optical Stack）需求 。

2. Arista Networks：XPO 與可插拔模組的最後防線

Andy Bechtolsheim 提出了一個驚人的預測：到 2028 年，AI 將需要 10 億個 1600G 等效的光學單元，這主要是由頻寬需求高出 Scale-out 十倍的 Scale-up 應用驅動 。

• XPO 的極限封裝：XPO（Extra-dense Pluggable Optics）將 8 個 OSFP 模組的功能整合進單一液冷模組中，實現 12.8T 的超高密度 。

  
  

• 結構性成本優化：採用 XPO 可減少 75% 的機櫃、電源母線及管道需求，甚至能讓 AI 數據中心的佔地面積縮減 50% 。

  
  

• 可靠性躍升：透過液冷技術將激光器工作溫度降低 20-25°C，單個 12.8T 模組的故障率（FIT）預計低於 20 。

3. Marvell：Photonic Fabric 與矽光子 CPO 藍圖

Marvell 展示了針對 Scale-up 網絡優化的全面產品線，致力於打破 copper reach（< 2m）的物理屏障 。

• COUPE CPO 技術：採用 TSMC N3P 工藝，透過混合鍵合（Hybrid Bonding）技術整合 EIC 與 PIC，實現 1 Tbps/fiber 的 DWDM 傳輸 。

  
  

• Photonic Fabric 晶片組：Gen 1 提供 16 Tbps 頻寬（超越 HBM3E），Gen 2 則瞄準 64 Tbps（對接 HBM4），且能效低於 3.1 pJ/b 。

  
  

• 多樣化佈局：除了 CPO，Marvell 亦提供 6.4T Light Engine 支持 NPO 與液冷系統設計 。

4. AttoTude：太赫茲（THz）介質波導的降維打擊

Dave Welch 提出了一個極具顛覆性的觀點：與其依賴激光器，不如利用電晶體產生太赫茲光子 。

• THz ASIC 方案：利用標準電子工廠生產 800 GHz 的 ASIC，並透過介質波導（Dielectric Waveguide）傳輸，而非傳統的光纖或銅纜 。

  
  

• 極致性能：在 448G PAM4 下能效為 2.8 pJ/b，傳輸距離可達 20-40 米，且具備與銅纜相當的 10 億小時 MTBF 可靠性 。

  
  

• 成本結構：由於不需精密光學對準（對準公差可放寬至 10 um），其成本結構將與銅纜鏈路一致 。

5. nEye Systems：2D OCS 晶片推動算力池化

Ming Wu 解析了光路交換（OCS）如何從 Google 的 3D MEMS 演進至 2D 矽光子晶片 。

• 2D OCS 優勢：相比傳統 3D OCS，2D 架構功耗低於 5W（降低 20 倍）、延遲低於 5 ns（降低 10 倍）、切換速度快至 5 us 以內 。

  
  

• 算力池化關鍵：快速切換技術使 OCS 能在 Scale-up 域中靈活擴展高頻寬域，並提升推理應用的彈性 。

專家共識與分歧分析

維度	產業共識	主要分歧點
傳輸介質	銅纜在 224G/448G 下的距離限制（< 2m）使其無法滿足跨機櫃 Scale-up 需求 。	AttoTude 主張用 THz 波導取代光纖 ；Arista 仍視 Active Copper 為 5m 內的強效方案 。
封裝形態	CPO 是長期達到最高帶寬密度與最低功耗的終極路徑 。	Arista 認為 CPO 供應鏈成熟太慢，主張 XPO 才是 2028 年 10 億單元市場的解答 。
冷卻方案	液冷（Liquid Cooling）對高密度機櫃及超大型光學模組至關重要 。	如何在 CPO 系統中實現模組化維修（Serviceability）仍有待商榷 。

Simple Tech Trend 觀點：

本次 OFC 2026 釋放了一個明確信號：互連技術正在「電子化」與「光學化」的邊界進行重組。

1. XPO 將是未來三年的中流砥柱：儘管 CPO 在技術指標上完美，但 Andy Bechtolsheim 指出的「時間到產能」（Time to Volume）是致命傷。XPO 透過液冷技術解決了可插拔模組的散熱痛點，將極大程度延後 CPO 成為主流的時間點 。

   
   

2. Scale-up 網絡的專有化趨勢：Microsoft 與 Marvell 的討論顯示，Scale-up 互連將不再追求通用的以太網標準，而是轉向如 Photonic Fabric 等協議自適應（Protocol Adaptive）的架構，以追求極限延遲 。

   
   

3. THz 介質波導是最大的變數：AttoTude 提出的方案如果能成功導入 HVM，將徹底改變光通訊產業對激光器的依賴，這對傳統雷射晶片商而言是長期的系統性風險 。