【四海读报】20251228：电子行业深度报告：光&铜

AI基建，光板铜电—光&铜篇主流算力芯片Scale up&out方案全解析

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1. 一段话总结

AI基建算力互联核心围绕Scale up（柜内高密度互联） 与Scale out（集群超大规模扩展） 两大方向，英伟达、谷歌、亚马逊、Meta四大科技巨头均采用“光+铜”双线方案——铜缆凭借短距低耗低成本优势，成为柜内互联最优解（如Meta采用112G PAM4铜缆实现204.8Tbps对称带宽）；光模块随集群扩容需求激增，与GPU配比最高达1:12，800G/1.6T产品成主流，光芯片缺口凸显，2026年商用GPU与CSP ASIC大规模部署将驱动光铜互联需求量价齐升，重点关注光芯片与铜缆赛道。

2. 思维导图

3. 详细总结

一、行业核心框架

1. 核心目标：AI算力集群需同时满足高密度互联（Scale up） 与超大规模扩展（Scale out） ，平衡带宽、时延、成本三大核心诉求。

2. 技术路径：“光+铜”双线共振

   • 铜缆：适配柜内短距互联，优势为低时延、低功耗、低成本，主流规格为112G PAM4、AEC铜缆。
   • 光模块：适配集群长距互联，优势为高带宽、无阻塞，主流规格为800G/1.6T，与GPU配比持续提升。

3. 行业催化剂：2026年商用GPU持续放量，CSP ASIC进入大规模部署阶段，超节点与集群扩容驱动互联需求爆发。

二、四大科技巨头组网方案详解

（一）英伟达Rubin：高带宽低时延标杆

1. Scale up：计算侧与交换侧单向带宽均达129.6TB/s，通过224G差分对AEC铜缆实现GPU与NVSwitch互联，带宽密度较前代翻倍。
2. Scale out：采用无收敛胖树拓扑，9216颗GPU集群需288台Tor交换机+288台叶交换机+144台脊交换机，满配CPX时总光模块需求110592个，芯光比1:12。

（二）谷歌TPU：3D Torus+OCS创新方案

1. Scale up：64颗TPU通过3D Torus拓扑互联，每颗TPU配置6个800G端口，其中160个端口用铜缆/AOC连接柜内不同板卡，128个端口通过PCB连接相邻TPU，整机柜光模块用量96个（芯光比1:1.5）。
2. Scale out：4个聚合模块（含144个64卡机柜）通过64台OCS设备互联，2304台Spine交换机实现全局动态非阻塞传输，端到端时延显著降低。

（三）亚马逊Trainium3：高密度+灵活扩展

1. Scale up：单颗Tr3配置144个活跃NeuronLink4端口，64个用于PCB板内互联，80个用于背板铜缆互联，16个用于跨机架铜缆互联，整机柜需180根背板AEC铜缆+36根跨机架AEC铜缆。
2. Scale out：ENA承载南北向流量（400G Nitro-v6网卡），EFA承载东西向AI训练流量，8192台Tor交换机上联4608台Leaf交换机，支撑超大规模集群无阻塞扩展。

（四）Meta Minerva：超大规模AI训练优化

1. Scale up：16颗MTIA通过8个2×800G端口接入4颗Tomahawk5交换机，铜缆背板提供1024对高速链路，总带宽204.8Tbps，实现计算与交换侧对称互联。
2. Scale out：DSF架构通过RDSW（机柜级）与FDSW（Fabric级）解耦调度与交换，18432颗MTIA集群需1440台FDSW+720台SDSW，光模块总需求184320个（800G规格）。

三、投资机会与风险

1. 核心赛道：

   • 光芯片：800G/1.6T光模块放量导致芯片缺口，受益企业为长光华芯、源杰科技、仕佳光子。
   • 铜缆：112G PAM4铜缆、AEC铜缆需求激增，受益企业为华丰科技、兆龙互联、沃尔核材。

2. 风险提示：

   • 算力建设投入不及预期，导致互联产品采购需求放缓。
   • 光模块/铜缆产品研发或量产落地滞后，错失市场机遇。
   • 行业竞争加剧，企业市场份额与盈利能力承压。

4. 关键问题

问题1：四大科技巨头Scale up（柜内互联）的核心差异的是什么？铜缆在其中的应用共性与规格有哪些？

答案：核心差异集中在拓扑架构与带宽配置：英伟达采用“NVLink+NVSwitch”对称带宽方案，谷歌用3D Torus多链路互联，亚马逊依托PCIe6.0+Scropio X交换芯片，Meta聚焦Tomahawk5+铜缆背板对称互联。铜缆应用共性为短距互联最优解，适配板内、背板、跨机架场景；规格集中为112G PAM4差分铜缆、AEC铜缆，核心满足低时延、低成本诉求，如Meta用112G铜缆实现204.8Tbps带宽，亚马逊用AEC铜缆支撑PCIe6.0三层互联。

问题2：AI集群Scale out（集群扩展）中，光模块的需求放量逻辑是什么？四大巨头的芯光比最高可达多少？

答案：光模块放量核心逻辑是集群规模扩容+无阻塞传输需求：AI训练需海量参数高频同步，无收敛拓扑（胖树/Clos）要求上下行带宽1:1配比，交换机端口与光模块用量随GPU数量线性增长。四大巨头中，英伟达Rubin满配CPX时芯光比最高达1:12（9216颗GPU对应110592个光模块）；谷歌TPU柜内芯光比1:1.5，集群级芯光比随规模提升至1:2+；Meta 18432颗MTIA集群需184320个800G光模块，芯光比1:10；亚马逊Tr3万卡集群芯光比约1:8。

问题3：2026年光铜互联赛道的核心增长驱动力是什么？光芯片与铜缆赛道的投资逻辑有何不同？

答案：核心增长驱动力是商用GPU持续放量+CSP ASIC大规模部署：2026年AI基建进入超节点与大规模集群落地期，Scale up催生铜缆需求，Scale out拉动光模块需求，形成“一铜一光”双线共振。投资逻辑差异：① 光芯片：受益于800G/1.6T光模块渗透率提升，行业供需缺口凸显，核心看技术壁垒与量产能力；② 铜缆：受益于112G PAM4、AEC等高端规格替代，聚焦短距互联场景，核心看客户认证与产能规模，直接受益于柜内高密度互联需求爆发。