AI networking: scale-across and scale-in infrastructure：跨域扩展AI网络有望为光互连创造重要新增市场

概览

本期Global AI Trend Tracker研究不断分布化的AI训练和推理将如何重塑网络架构。Nomura认为，连接多个数据中心的跨域扩展网络，以及将企业数据接入AI算力的内部扩展基础设施，将成为高性能光学和网络设备的新需求来源。

核心观点

Nomura认为，随着AI模型规模超过数万亿参数、推理工作负载呈指数增长，传统纵向扩展和横向扩展架构面临越来越多限制。纵向扩展连接单个节点或机架内的GPU，横向扩展连接同一数据中心内的机柜；跨域扩展则将不同地点的数据中心连接为统一的算力池，以运行单一AI任务。Nomura认为，当单一园区面临电力、散热、土地和网络拓扑限制时，这种架构将变得必要。 报告将跨域扩展与传统DCI区分开来。传统DCI主要支持同步、备份和内容分发，带宽通常为100G-400G；分布式AI训练则需要显著更高的带宽、更低的延迟和更低的丢包率。Cisco估计，连接1mn XPUs的跨域扩展网络所需带宽约为WAN/DCI网络的14倍。相关架构采用800G/1.6T相干收发器、空芯光纤、DCI/WAN/城域路由器和交换机，构建跨站点光学骨干网络。 Nomura将相干光模块、光路交换机（OCS）和空芯光纤视为关键使能技术。IM-DD模块的传输距离低于2km，而相干模块可延伸至80-120km，因为相干传输能够同时管理光的振幅和相位，并补偿长距离传输中的信号劣化。Google于2021年首次提出的coherent-lite使用简化DSP，在更低成本和功耗下提供2-20km传输；Nomura预计其将适用于横向扩展、跨域扩展和DCI场景。报告还指出，OCS可在远距离下实现灵活、高带宽的全光交换；空芯光纤因使用空气、惰性气体或真空而非玻璃传输，可降低延迟。FiberHome称，其新一代超低损耗空芯光纤的延迟较传统实芯光纤低31%。 报告将多轨光子线路系统视为应对数百对光纤连接所带来的密度、电力和运维压力的另一种架构方案。该系统使用多条具有独立放大、监控和控制功能的高容量光路。Ciena预计，多轨技术可将单机架光纤对容量提高32倍；Nomura认为，这将支持高速相干收发器和高密度光放大器的需求。报告还指出，将coherent-lite与OCS结合可弥补OCS消耗的链路预算裕量，并可能使光交换架构延伸至2.4T/3.2T模块时代。 内部扩展被描述为AI网络的另一支柱，与上下文存储、纵向扩展、横向扩展和跨域扩展并列。它在AI工厂边界通过DPU和以太网卸载用户访问、数据处理、存储、安全隔离及相关南北向流量。Nomura预计，内部扩展在Agentic AI时代的重要性将上升，因为AI智能体增加了数据传输、存储和多轮通信复杂度；CPU原本需要承担大量存储和安全任务；且金融和医疗等敏感行业需要在数据进入GPU/CPU集群前进行加密和隔离。NVIDIA的BlueField-4、DOCA和Spectrum-X Ethernet是这一方案的基础。报告称，BlueField-4可提供硬件级Zero Trust隔离、多租户存储卸载、18x AI Factory服务带宽和2x存储加速性能。 市场数据支持Nomura的增长观点。Ciena预计，包括网络、DCI和跨域扩展网络在内的AI-WAN市场将于2026-29E从USD7bn增至USD14bn，即约30% CAGR，并预计跨域扩展市场到2029E达到USD8-10bn。对于500,000-GPU集群，Ciena估计，80km跨度的跨域扩展TAM约为USD500mn，需要超过400对光纤，约合每GPU USD1,000，且不包括放大器；在1,000km时该估计升至USD1bn，在2,000km时升至USD2bn，因为端点需要性能更高的调制解调器。Cignal AI预计800G ZR/ZR+市场在2025-29E将实现145% CAGR，而OCS市场将从2025年的约USD400mn增至2029E的超过USD2.5bn，即四年约58% CAGR。Coherent将其2030E全球OCS市场规模指引从USD2bn上调至USD4bn。 Nomura认为，由于单个数据中心的电力和土地限制推动CSP部署，北美是更具即时性的跨域扩展市场。到2026年，AWS已在10个核心数据中心部署空芯光纤；Microsoft计划在2026年底前于Azure全球网络部署15,000km，Google和Meta也已开始相关测试。中国同样面临单站点电力和散热限制，但Nomura认为跨域扩展目前在国内市场占比较小，大规模需求尚未达到拐点。China Mobile的GSE-DCI演示在100km距离上实现超过98%的单节点训练算力效率；ZTE称其跨域扩展方案将端到端延迟优化约33%，并将配套设备、模块和光纤减少约40%。 报告梳理了产业链：上游为光电芯片、组件、新型光纤和收发器，中游为网络设备制造商，下游为CSP、IDC服务商和电信运营商。Nomura预计YOFC将受益于空芯光纤商业化，Zhongji InnoLight和Accelink将受益于高速相干光收发器需求。多个环节的竞争仍较集中：Marvell和Acacia在400G+相干组件领域领先；Ciena和Nokia预计将开始800ZRx出货；Google、Coherent和Lumentum被列为OCS主要参与者；Corning、YOFC和Zhongtian Technology在2025年全球光纤电缆市场的报告份额分别约为19.52%、14.57%和11.43%。

分析框架

Nomura首先比较纵向扩展、横向扩展、跨域扩展和内部扩展网络的角色，随后将数据中心约束与所需网络性能联系起来。报告评估相关光学技术和价值链，利用公司及第三方市场估计衡量需求，并比较北美和中国的采用进展及竞争格局。

方法论与常识提炼

• 行业/产业分析框架产业链上中下游传导

  跨域扩展AI网络产业链分析

  报告追踪了来自CSP、IDC服务商和电信运营商的需求如何传导至网络设备、收发器、光纤、组件和光电芯片。

• 行业/产业分析框架供需框架

  TAM和采用需求分析

  Nomura使用预测市场规模、增长率、部署要求和技术采用证据，说明AI网络硬件的潜在需求。

标的映射与对比

研报将主题/逻辑映射到具体标的时的结构化摘要（优势、劣势、对比与风险）。

• YOFC (6869 HK)

  Nomura预计该公司将受益于跨域扩展网络中空芯光纤的商业化。

  优势

  已实现空芯光纤量产，并据称已向三家电信运营商交付。

  劣势

  未来两到三年内，跨域扩展用空芯光纤的规模预计仍相对较小。

  对比

  报告的2025年全球光纤电缆市场份额约为14.57%，低于Corning的19.52%。

  风险

  中国电信运营商需求疲弱、AI网络业务扩展或海外扩展不及预期，以及高端AI产品渗透较慢。

• Zhongji InnoLight (300308 CH)

  Nomura预计该公司将受益于高速相干光收发器需求增长。

  优势

  受益于与AI网络相关的高端光模块需求。

  对比

  其所在市场中，Marvell、Acacia、Ciena和Nokia是重要的相干光学竞争者。

  风险

  数据通信和电信需求疲弱、400G和800G模块竞争、800G/1.6T升级较慢，以及与出口相关的价格压力。

• Accelink (002281 CH)

  Nomura预计该公司将受益于高速相干光收发器需求上升。

  优势

  在1.6T coherent-lite收发器中使用Marvell DSP技术，互连距离可达20km。

  对比

  该公司是较早推出1.6T相干光收发器的国内供应商之一。

  风险

  光学组件需求下降、光芯片组研发较慢、价格竞争和利润率摊薄，以及科技行业制裁。

关键数据

• AI-WAN TAMUSD7bn to USD14bnCiena对2026-29E的预测，约为30% CAGR
• 跨域扩展TAMUSD8-10bnCiena管理层对2029E的预期
• 800G ZR/ZR+市场CAGR145%Cignal AI对2025-29E的估计
• OCS市场About USD400mn in 2025; above USD2.5bn in 2029ECignal AI预测，意味着四年约58% CAGR
• AI光纤电缆需求增长77% y-y in 2025E; 26% five-year CAGR in 2025-29ECRU估计
• 跨域扩展带宽需求About 14x WAN/DCICisco针对连接1mn XPUs的估计

影响与含义

Nomura的核心观点是，AI算力的地理分布化将使光学网络从传统DCI角色转变为性能要求更高的AI基础设施层。报告将相干收发器、OCS、空芯光纤、多轨系统和DPU驱动的内部扩展基础设施列为这一转变的主要受益方向。

风险

• 数据通信和电信市场对光学组件、模块或光纤的需求可能低于预期。
• 光芯片组以及800G和1.6T技术的产品研发或升级可能慢于预期。
• 加剧的价格竞争可能压缩利润率并影响出口。
• 科技行业制裁可能恶化。