近年来,随着AI大语言模型、云计算、无人驾驶等领域的爆发式增长,数据中心对高速数据传输的需求呈指数级攀升,传统并行总线架构早已难以承载日益膨胀的带宽压力,数据中心的互联架构也随之迎来了根本性的迭代。
相较于传统数据中心的架构形态,AI/ML数据中心是典型的“网络之网”,其架构复杂度与传输需求已发生质变。如上图所示,AI数据中心前端虽仍由以太网交换机连接NIC与CPU,但CPU会通过低延迟的PCIe/类PCIe接口对接内部交换机,进一步关联搭载HBM的加速器(ACC)集群;后端更引入UEC/InfiniBand这类低延迟链路,串联起不同计算单元与后端交换机。
这种多层级、高关联的架构,天然对数据传输提出了“低功耗、低延迟、高密度”的刚性要求,这也让当前最先进的数据中心正面临前所未有的互联带宽挑战,高速互连技术的升级已从可选优化变为了核心刚需。
而行业需求的倒逼还在持续升级:据预测,到2025年,千亿至万亿参数模型的训练将需要EB级数据处理能力。当前224Gbps互联方案在AI训练任务中的通信开销占比已超过70%,推理阶段更要求时延严控在数十毫秒内——这些严苛指标,让数据传输的速率、延迟、功耗与密度门槛被推至了前所未有的高度。
在此背景下,现有400/800G互连的局限性日益凸显,实现每通道448Gbps成为满足下一代基础设施带宽、延迟和扩展性需求的关键一步。
当前,全球标准组织、科技巨头和产业链企业正积极投身于448Gbps/lane互联技术的研发与标准化工作,以期突破当前算力基础设施的极限。
回顾发展历史,数据互连速率的演进从来不是一蹴而就的跨越,而是持续二十余年的技术迭代与行业共识积累。
其中,作为行业核心推动力量,OIF自2000年推出0.8Gbps的SPI3/SF13标准以来,始终引领着下一代数据速率的研发方向,构建了从低速到高速的完整技术演进路径。从2004年6Gbps、2008年11Gbps,到2012年28Gbps、2017年56Gbps,再到2024年112Gbps,每一代技术都被IEEE、InfiniBand、T11等主流行业组织采纳,成为全世界互连领域的事实标准。
能够发现,数据传输技术从早期Gbps级迭代至448G/lane,大概每几年速率翻倍实现翻倍。目前,112/224Gbps技术已在超大规模数据中心、AI 训练集群、无人驾驶等关键应用场景中得到普遍部署,成为支撑数字化的经济发展的基础设施技术。
在速率演进的同时,调制技术的革新也成为关键支撑。早期NRZ(不归零码)以简单可靠著称,但相同数据速率下占用带宽过高;PAM4(4级脉冲调幅)凭借每符号2比特的编码效率,将通道带宽需求减少一半,成为当前56Gbps、112Gbps乃至224Gbps速率的主流方案,大范围的应用于PCIe 6/7、IEEE 802.3ck/dj等标准中。
尽管PAM4仍是当前主流标准,但PAM6、PAM8等高阶调制格式在搭配更高信噪比和精密测试策略时,可为更高吞吐量提供可行路径。
如今,为向448Gbps迈进,行业开始探索PAM6(6级调制)和PAM8(8级调制)等高阶格式——PAM6可在相同符号速率下比PAM4提升29%吞吐量,PAM8更是能实现50%的速率飞跃,这些方案虽增加了系统复杂性,但能大大降低Nyquist频率要求,为无需翻倍符号速率即可突破400G壁垒提供了可行路径。随着行业将符号速率从100–120Gbaud推向150–240Gbaud,每通道448Gbps的原始传输速率已逐步可行。
值得注意的是,当前OIF正在推进的CEI-224G系列项目,正在为448Gbps技术奠定坚实基础。针对芯片到光引擎、芯片到模块、背板连接等不同应用场景,CEI-224G-XSR/VSR/LR等子标准分别优化了传输距离、功耗和成本,其非重定时光器件、协同封装(CPO)等技术思路,均为448Gbps的多场景适配提供了重要参考。
据悉,OIF已在2024年8月启动了CEI-448G框架项目,预计2026年将真正开始启动448G/lane标准项目,为未来3.2TbE、1.6TbE等新一代以太网速率提供物理层核心支撑。同时兼容800GbE、400GbE等传统速率,是智算中心突破带宽瓶颈的关键。
面对448G技术的复杂性,全球标准组织与产业链企业正通力合作,共同构建完整的生态体系。
从行业近期动态来看,多场重要行业活动与行业厂商的密集动作,都正在探讨448G技术路径,加速这一技术从方案探索向实际应用的落地进程。
例如,近日ODCC举办的448G领域技术会议,汇聚了腾讯、美团、华为、中兴、立讯技术、海思光电、TE Connectivity、是德科技等行业领军企业,围绕448G高速互联技术展开深度研讨。
其中,面对国内制程受限的行业现状,华为明白准确地提出,Infra领域需从网络技术与448G/lane高速互联两大方向实现突破,并在相关场合分享了该领域的技术进展与后续计划。
在448G电互联核心研发技术上,华为聚焦PAM4调制方案的延续与优化:一方面通过无源信道技术的创新突破,结合3D建模仿真技术的深度应用,将当前信道带宽提升至112GHz以上,成功支撑PAM4调制技术再延续一代;另一方面,在ODCC会议上披露了On-Demand MLSE算法,通过该算法逐步优化系统均衡能力,强化448G电互联的传输性能。
针对高速互联场景下的散热难题,华为同步推出Liquid Cooling Optics液冷光模块,该模块能够有效应对50W/cm²的热流密度挑战,为448G高速互联技术的规模化部署提供了关键的散热解决方案支撑。
2025年9月,ODCC发布了《下一代智算DC高速互联448G/lane需求白皮书》,系统梳理了448G/lane技术发展背景、核心需求、技术挑战及解决方案,为智算数据中心高速互联升级提供指南。
其中,Arista讨论了下一代400G代际光学互连技术,阐述了光侧接口需要PAM4调制来达成较好的OSNR,电侧接口需要优化PAM4 SerDes来达成系统最优,因为如果电侧接口为PAM6调制,则额外需要一个高功耗的Gearbox。另外对于光侧的调制技术,传统SiPh受限于带宽也需要InP、TFLN等调制技术。
Google回顾了AI/ML系统中TPU的技术发展,不同版本TPU持续提升性能、增加互连带宽、优化冷却效率以及开展拓扑结构创新,其中光学组件在TPU互联中有着无可替代的作用。此外,Google还讨论了光互联在解决AI计算中的带宽瓶颈问题、提高模型训练效率和容错性方面的及其重要的作用,以及对未来的光子学技术发展的展望,如更高的模块密度、400G/Lane、更低功耗等。Google认为光互联技术为TPU系统带来了显著的性能提升和扩展潜力,但同时也要解决技术上的关键挑战。
LightCounting表示,过去几年AI领域的投资明显地增长。2023年,Nvidia开始在数据中心部署光模块(Transceivers)以替代有源光缆(AOC),这一转变对以太网光模块市场产生了重要影响。预计未来5年内,以太网光模块市场将保持总体增长,尽管云公司的支出增长会放缓,但电信和企业市场将重新获得动力。LightCounting预计,超高速光模块(400G/800G及以上速率)将在未来占据主导地位,尤其在数据中心和以太网交换领域,他认为2030年400G/lane的CPO技术将主流部署,超过传统的可插拔模块应用。
除此之外,从芯片到光模块,从云厂商到测试设备商,各环节企业正围绕 448G 技术展开差异化布局。
例如,英伟达在其Rubin平台中,围绕高速互联技术展开关键升级——不仅将NVLink 6.0的SerDes速率提升至400G,更以448G SerDes速率为技术底座,同步推动连接器、线缆、PCB等核心组件的规格升级,以适配AI集群规模扩大后的互联需求。
此次升级的核心目标是支撑Prefill-Decode分离式架构:其中Context GPU(即CPX)专为计算密集的Prefill阶段优化,通过强化算力、适度降规存力与互联带宽,结合计算优化、存储与互联减配、低成本封装等设计,实现系统经济性的提升;而Generation GPU则延续高算力、高存力、高带宽的均衡架构,满足多种场景需求。
在技术实现上,NVLink 6.0采用PAM4调制与BiDi双向传输技术,并通过“无缆化”设计减少PCB传输损耗,逐步提升信号完整性。有必要注意一下的是,448G电互联领域存在三种潜在技术路线及更高阶调制、SEMIMO、BiDi双向传输),目前英伟达尚未明确Rubin平台的最终选择,但无论何种路线,都对信道质量和信号完整性提出了更加高的要求,这也推动了电互联组件的新一轮规格迭代。
从技术迭代背景来看,NVLink 5.0已随Blackwell NVL36/72架构升级至200G-PAM4,速率正式超越标准Ethernet的106.25G-PAM4;而随着AI集群规模持续扩大,机框与超节点互联场景对448G互联技术的需求愈发迫切。作为英伟达私有高速Scale-up协议,NVLink的核心优点是不受ECO限制,可针对特定场景进行定制化优化,实现系统性能最大化,且技术推出时间更具灵活性,为其在448G赛道的布局提供了独特优势。
作为OIF核心成员,博通(Broadcom)也深度参与了CEI-448G框架的制定工作。其副总裁Cathy Liu精确指出:“CEI-448G框架为未来十年的互连创新奠定基础——明确了实现可扩展、互操作且高能效系统一定要解决的关键技术挑战”,并强调448G需解决可扩展性与能效的核心矛盾,足见博通对该标准作为下一代互连技术基石的高度认可。
在核心研发技术层面,博通依托自身成熟的224Gbps SerDes技术积累,正积极地推进448G PHY原型研发,同时开发支持PAM4/PAM6调制格式的SerDes IP,为高速互连提供核心芯片支撑。此外,基于四代CPO(共封装光学)技术的迭代沉淀,博通着重强调了CPO架构在Scale Out域的高可靠性优势,并针对性布局两类解决方案:其一为VCSEL NPO方案,可实现1pJ/bit的低功耗、低于0.1Fit的低失效率,成本与铜缆相当,且能轻松演进至6.4T-12.8T速率;其二为硅光CPO方案,具备高达2Tbps/mm的超高密度、高可靠性,以及2km的传输距离,可充分满足大规模集群的部署需求。目前,博通也在推动CPO架构在1.6T光模块中的落地应用,进一步释放高速互连的技术价值。
在448Gbps相关高速光互联技术领域,海信(含旗下Ligent、海信宽带)通过多维度技术探索与行业实践,持续推进技术落地可行性。
在核心技术方案验证层面,海信针对400G/通道应用的技术选型展开深入分析,对比了材料(TFLN与InP)、调制技术(MZM与EAM)及集成方式(离散与集成)的多种组合方案,明确每种选择的优劣势特性。基于这一分析,海信采用TFLN MZM方案推进研发,同步展示了212.5G-Baud PAM4调制,以及164G-Baud、176G-Baud PAM6调制的眼图、关键参数与仿真结果,充分证实了该方案在400G/通道应用中的可行性,为448Gbps技术演进提供了重要参考。
在行业实践与互操作验证方面,海信也热情参加生态协同。在OFC 2025期间,其旗下Ligent参与OIF互操作性演示,展示了OSFP 1.6T硅光模块,该模块支持448Gbps实时传输,能够精准适配AI网络的扩展需求;同时,海信宽带参与了OIF的CEI-224G-VSR互操作演示,其自主研发的200/400G高密光引擎技术,为后续448G光Shuffle架构的构建与落地奠定了坚实基础。
在AI/ML网络光互联领域,Lumentum围绕不同应用场景布局了多类核心方案:首先是Optical Circuit Switch的市场机会及对应解决方案,同时推出了面向高速光互联CPO应用的超高功率光源——该光源功率可达400mW,光电转换效率(PCE)更达到20%;针对Scale Up域的需求,其还打造了VCSEL互联方案,依托Stacked VCSEL on Driver技术,实现了高密度、低功耗与高可靠性的特性,能够精准匹配AI计算场景的传输要求。
在核心技术落地层面,Lumentum与NVIDIA联合开发了基于自身激光技术的Spectrum-X CPO方案,这一合作既体现了Lumentum在AI/ML网络领域的行业领导地位与技术实力,也可通过提升硬件性能、优化功率效率、减少相关成本的方式,支撑更大容量的AI模型训练与运行。
而在高速传输技术的前沿探索上,Lumentum在OFC 2025展会上带来了448G EML(采用224GBaud PAM4调制格式),并联合是德科技、NTT完成了448Gbps速率的数据传输演示;同时,其研发的InP光子芯片可支持3.2T光模块的开发,且该企业正持续推进共封装光学(CPO)方案,助力AI数据中心逐步降低网络能耗。
Ciena认为,单通道448G技术将成为AI系统规模扩容的关键支撑,该技术可通过减少线路数量,同步降低系统的功耗、成本与复杂性,同时提升数据传输效率——而要实现这一技术落地,需配套开发400Gbps带宽、200G波特率的核心组件。
在技术研发层面,Ciena已在3nm硅工艺上实现突破,基于此开发的收发器支持100GHz带宽与224GS/s采样率,能灵活生成PAM4、PAM6、PAM8等调制格式的448Gbps信号;同时,为适配高密度AI芯片的互联需求,Ciena推出了微带柔性互联技术,在112GHz频率下,其插入损耗比传统PCB低4dB/英寸,有效优化了高速信号的传输质量。
Ciena认为,当前AI系统中光互联与电互联方案的应用差距正持续缩小,电气与光学技术的最优适合使用的范围也在逐步交汇,这为高速互连的方案选择提供了更多弹性空间。
微软作为云服务商,也在不断明确需求导向,指出448Gbps是AI互连的下一个关键leap,提出目标规格:铜缆支持1米传输、40dB信道损耗,功耗低于10pJ/bit;光传输覆盖20-100米,适配OBO、CPO等架构,并强调行业协同是处理问题的关键。
另外,测试设备厂商率先突破技术瓶颈。是德科技推出的M8199B系列任意波形发生器(AWG),通过频域交织技术(FDIU)将带宽扩展至120GHz以上,支持224Gbaud PAM4、174Gbaud PAM6和150Gbaud PAM8等多种调制格式的448Gbps信号生成,其优化方案在224Gbaud下仍能维持20.5dB的高信噪比,为研发技术提供了关键的测试验证支撑。
此外,是德科技构建的端到端测试方案,涵盖电域与光域测量,可适配芯片、模块、链路等不同层级的验证需求,加速了448Gbps技术从实验室走向商用的进程。
在标准层面,OIF再次发挥了核心协调作用。2024年8月,OIF真正开始启动CEI-448G框架项目,聚焦调制/FEC方案、传输架构(CPO、可插拔、背板等)、通道仿真、测试测量等关键领域,汇聚了全球主流芯片、设备、运营商企业的技术资源;并于2025年11月发布《新一代CEI-448G框架文件》,明确了448Gbps电接口的应用场景(极短距XSR、甚短距VSR、中距MR、长距LR)、技术路径(PAM6/PAM8调制、增强型FEC)及互操作要点。
目前OIF已启动各场景的专项研发,目标是明确448Gbps部署的电参数、测试方法与互操作标准。
基于OIF的技术框架,行业正在探索芯片到芯片、芯片到模块、混合背板等多场景的448Gbps实现方案,重点攻克协同封装光模块(CPO)的热管理、高密度互连、低功耗SerDes设计等难题。同时,PCIe 7.0、CXL 3.1等接口标准的演进也与448Gbps技术深度绑定,形成接口标准-互连技术-AI算力的协同升级闭环。
为避免技术分歧、凝聚行业共识,OIF还联合以太网联盟、SNIA、OCP等组织举办448Gbps专项研讨会,谷歌、微软、Meta、OpenAI等AI巨头纷纷分享需求痛点,推动技术路线向实际应用落地倾斜。
这种跨领域的共识构建至关重要。正如OIF强调的,448Gbps技术涉及封装、主机、互连、电光转换等全链路,任何环节的技术分裂都可能延缓行业进程。
从标准到产品,行业一致认为448Gbps是突破数据传输瓶颈、缓解AI训练通信开销的核心技术,全产业链的协同是实现448Gbps规模化商用的必要前提。
综合来看,产业链厂商都在紧锣密鼓布局。从标准引领,到芯片创新,再到系统方案的落地,产业链正通过协同攻克物理极限,为万亿参数AI模型铺就新的高速轨道,实现AI算力基础设施的代际革命。
然而,在产业热情的背后,一系列深刻的技术挑战、系统决策与跨领域协同的复杂权衡正等待着整个产业链去攻克。
功耗与密度,高密度集成下的双重压力。首先,功率效率成为448Gbps时代的核心考量。OIF已将pJ/bit列为关键指标,反映出行业对功耗问题的共同关切。现实情况是,SerDes在交换芯片中的功耗占比预计超过40%,而高密度集成带来的热流密度更是高达50W/cm²,传统风冷已无力应对。
对此,散热解决方案正在经历革命性变革。Ciena开发的直接插拔液冷技术和华为的Liquid Cooling Optics方案,代表了行业从传统风冷向液冷转型的大趋势。这些创新试图解决一个根本矛盾,即如何在提升密度的同时控制功耗增长。
技术协同:电域与光域的路径选择。调制方案的选择凸显了系统优化的复杂性。据了解,行业正在权衡单一调制方案与电光分别优化的利弊。博通等芯片厂商倾向于延续PAM4的成熟路径,而光模块厂商则关注更高阶调制的可能性。
这种技术路线的分歧背后,是电通道和光通道不同的优化目标:电域追求信号完整性和密度,光域侧重传输距离和功率效率。达成跨领域共识需要OIF等标准组织的高效协调,特别是在市场需求周期从4年压缩至2年的紧迫时间表下,既要求企业快速迭代产品,又要避免技术路线分裂。这也让OIF、OCP等组织的共识构建效率,成为448Gbps规模化的核心前提。
架构权衡:系统级优化的多维博弈。从OIF列出的关键考量因素来看,448Gbps的成功商用远不止解决技术参数问题。架构的可维护性、可插拔性与可服务性同样至关重要,这些系统级特性直接影响数据中心的经营成本和可靠性。
电传输距离与光传输距离的平衡、低延迟与高带宽的兼顾、技术引入时机与市场需求的匹配——这些多维度的权衡需要芯片厂商、设备商和云服务商的深入协作。
测试验证:确保系统可靠性的关键门槛。是德科技的白皮书精确指出,448Gbps测试需要超过110GHz的带宽和20.5dB以上的SNR性能。其创新性解决方案虽然提供了512 GSa/s的采样能力,但也反映了测试设备的升级成本和技术门槛。
对于PAM6/PAM8等高阶调制,眼图开口更窄、时序裕量更小,传统的测量方法论已不足以应对。测试精度的要求提升了一个数量级,这既推动了测试仪器的发展,也对测试工程师的技能提出了新的要求。
此外,可靠性的技术组合优化、数据速率是否必须强制翻倍、延迟如何适配多应用场景、电/光传输距离的平衡、技术落地的时序规划,以及架构的可维护性与可插拔性,每一项选择都牵一发而动全身,直接影响 448Gbps 系统的经济性与可行性。
整体来看,这条赛道的竞争,既是技术实力的较量,也是生态协同能力的比拼。行业组织主导的标准共识、企业推动的技术创新、全产业链的协同配合,将共同破解物理极限、功耗控制、测试验证等核心难题,重新定义高速互连的未来图景。
从0.8Gbps到448Gbps,互连技术的每一次迭代,都是数字化的经济爆发的底层支撑。如今的448Gbps,早已不止是数据速率的简单翻倍,而是AI、云计算、高性能计算等新兴应用倒逼下的必然选择。它的突破,将为1.6T、3.2T等更高速率筑牢基础,真正开启下一代数据中心的“无瓶颈互连”时代。
当前,站在实验室向商业化跨越的关键节点,448Gbps技术的落地,从来不是单一企业能独立完成的攻坚——物理极限的突破、功耗密度的平衡、技术路径的统一、测试方法的创新,每一项挑战都需要全产业链的协同发力,这正是跨越物理约束、功耗瓶颈与互操作鸿沟的核心密钥。
随着更多参与者加入这场技术竞速,448Gbps有望在未来2-3年实现规模化商用,为AI的下一轮爆发、数字化的经济的持续增长提供坚实的互连支撑。
正如OIF主席Nathan Tracy所言:“当我们携手合作时,这些是具有挑战性但可解决的问题。”从标准组织的共识构建,到产业链企业的技术落地,全球协作网络的效率,将直接决定448Gbps商用化的节奏,更将重塑下一代AI算力基础设施的竞争力格局。
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