在AI工厂中，连接GPU集群的光学链路正成为性能瓶颈。受限于最新一代可插拔光模块每条电气通道200 Gbps的速率上限，单纯增加交换机层级或光纤数量会导致延迟和功耗成本激增，且无法从根本上解决带宽问题。
在本周一举行的开放计算项目（OCP）全球峰会上，英伟达与思科联合发布了名为“超密集小尺寸可插拔”（Ultra-Dense Small Form Factor Pluggable，简称USFP）的新开源规范。该规范将单通道速率翻倍至400 Gbps，在32通道配置下可实现每个模块12.8 Tbps的容量。其带宽密度是目前市场主流可插拔光模块的四倍，同时保留了共封装光学（CPO）所不具备的现场可更换性。
带宽密度提升四倍，能效优化显著
USFP规范的核心突破在于将每条电气通道的速率从当前OSFP世代的200 Gbps提升至400 Gbps。初始模块配置在与现有OSFP模块相当的占地面积内容纳了16个全双工通道，每方向提供6.4 Tbps容量；扩展配置则支持32个全双工通道，实现12.8 Tbps的双向总吞吐量。
思科硅芯片高级副总裁Rakesh Chopra指出，新模块的带宽密度比当前领先的1.6T OSFP模块高出四倍。在能效方面，英伟达和思科表示，整体能效较当前每通道200G设计提升了约1.3倍。这意味着行业可以用仅增加30%的功耗传输两倍的数据量。对于拥有数十万个光端口的大规模数据中心而言，这一效率提升将转化为数百万美元的年度电力节省。
该规范还具备面向未来的扩展性。随着硅光和光子集成技术的进步，未来可在相同物理空间内支持超过32个通道，确保早期采用者不会受制于固定的技术层级。
工程创新：两步式连接器与100W热预算
要在可插拔模块中实现每通道400 Gbps速率，需重新设计连接器、热架构和信号完整性。USFP采用了带有两步插入设计的二维阵列连接器：模块插入笼架时，机械锁扣先啮合，高速电气接触仅在模块完全就位后连接。这种设计减少了高频接触点的机械磨损，改善了信号完整性，并使插入力更加可预测。
在散热方面，USFP模块设计为无需内部嵌入式冷却系统即可耗散高达100瓦的热量。冷却需求被转移至机架或机箱层面（如行级风冷或液冷），这使得USFP既兼容传统风冷设计，也适配新一代液冷机架，降低了运维复杂性。
此外，底层电气信号从PAM4调制转向更高速率，需要更强的数字信号处理能力以管理噪声敏感性，USFP规范已将此正式标准化。
对标CPO：保留现场可更换性的优势
USFP的发布正值行业热议共封装光学（CPO）之际。CPO通过将光学引擎靠近交换ASIC，实现了每比特5-10皮焦耳的低能耗（当前可插拔模块为15-20皮焦耳）和高带宽密度。英伟达虽已通过Spectrum-X和Quantum-X平台投资CPO，但许多运营商因运维原因推迟采用：CPO故障通常需下线整张线卡或交换机并返厂维修，而可插拔模块可由技术人员在现场几分钟内更换。
USFP并未否定CPO，而是提供了一条并行路径。通过提升1.3倍能效和4倍带宽密度，USFP缩小了与CPO的性能差距，让重视运维灵活性的运营商无需在服务性和规模之间做出妥协。
开放生态与供应链竞争
为避免市场碎片化和专有锁定，USFP作为开放的多源协议（MSA）开发，沿用了SFP、QSFP和OSFP的成功框架。TE Connectivity和Amphenol已确认为初始硬件合作伙伴。微软、AMD、阿里云和超微等也被列为OCP生态系统参与者。目前尚未公布商业可用日期，互操作性认证仍在进行中。
思科的其他AI网络布局
除USFP外，思科在峰会上还推出了Silicon One G302交换ASIC。这款51.2 Tbps芯片支持256个×200G SerDes通道和1.6T OSFP接口，计划于2026年底前开始向客户发货。此前发布的102.4 Tbps Silicon One G300已在思科8000和Nexus 9000系列中发货。
安全方面，思科宣布了用于SONiC的Live Protect功能，可在不重启的情况下向实时交换基础设施注入漏洞补偿策略。该功能计划于2027年中在思科验证的SONiC环境中可用。
商用前景：仍是路线图而非现货
需要注意的是，英伟达和思科均未宣布支持每通道400G的交换ASIC现货。USFP目前是一项待发展的规范，其商业化依赖于MSA规范批准、合规交换芯片的出现以及跨供应商的互操作性测试。对于规划2026-2027年AI集群扩张的运营商而言，USFP主要具有架构指导意义，而非即时的采购选项。
FAQ：关于USFP的关键问答
什么是USFP，它与OSFP有何不同？
USFP是英伟达和思科推出的新开源光收发器规范，旨在实现每通道400 Gbps速率，而当前OSFP模块仅支持200 Gbps。在相同物理尺寸下，USFP提供高达四倍的带宽密度：16通道配置达6.4 Tbps，32通道配置达12.8 Tbps。与OSFP一样，USFP模块支持现场更换，故障时无需下线周围端口或线卡。
USFP如何与共封装光学（CPO）比较？
CPO通过将光学引擎集成至交换ASIC附近，提供更低的能耗（每比特5-10皮焦耳）和更高的密度，但牺牲了运维灵活性，故障时需返厂维修。USFP通过提升能效和密度，缩小了与CPO的性能差距，同时保留了可插拔模块现场更换的优势，为运营商提供了兼顾性能与运维的可信路径。
USFP光模块何时商业可用？
目前尚未公布具体商用日期。USFP仍处于规范开发和生态系统组建阶段，需等待MSA批准及支持每通道400G的交换ASIC问世。运营商应关注MSA批准进展及思科G302芯片（预计2026年底发货）作为早期信号。
为何AI网络需要更高带宽密度？
AI训练和推理涉及数万GPU集群间的大规模数据交换，传统光学基础设施难以应对。增加交换机层级会加剧延迟和功耗。USFP通过提升单端口带宽（至6.4T/12.8T），减少所需的交换机层级和光纤数量，从而降低Fabric总功耗和运营复杂性，满足AI集群对高带宽、低延迟互连的需求。