自從DeepSeek火之后，AI芯片市場開始全面爆發(fā)，其中不乏昇騰、摩爾線程、璧仞、玄鐵、瑞芯微、全志科技等云側(cè)和端側(cè)相關(guān)國產(chǎn)化算力芯片企業(yè)。

事實上，對AI來說，“算力、存力、運力”缺一不可，在DeepSeek的帶動之下，運力，也就是光互聯(lián)技術(shù)，也在爆發(fā)之中?？梢哉f，光模塊是GPU以外，最賺錢的細(xì)分產(chǎn)品之一。

數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，主要包括分為光互連與銅互連兩種形式。兩者最大的不同在于傳輸介質(zhì)，光互連方案是先將電信號轉(zhuǎn)化為光信號，再進(jìn)行傳輸；銅互連則是利用銅的導(dǎo)電性，直接進(jìn)行電信號的傳輸。

當(dāng)前，隨著AI對GPU集群的算力需求爆發(fā)式增長，光互聯(lián)在構(gòu)建智算中心萬卡集群中起到關(guān)鍵作用。數(shù)據(jù)顯示，AI大模型訓(xùn)練需超算集群互聯(lián)，單臺GPU服務(wù)器需配6～8個光模塊，英偉達(dá)2025年1.6T模塊采購量或達(dá)60萬支。加之光模塊（Optical Modules）技術(shù)不斷突破，從400G到800G甚至1.6T傳輸速率已成為現(xiàn)實，光模塊市場增速驚人。

光模塊作為光纖通信中的重要組成部分，是實現(xiàn)光信號傳輸過程中光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換功能的光電子器件。Cignal AI預(yù)測顯示，2021年～2025年，400ZR相干光模塊四年間將增長10倍。從2024年起，800ZR將逐漸商用并快速增長，而1600ZR的商用將從2027年開始。

據(jù)東吳證券測算，當(dāng)?shù)刃?00G光模塊與H100數(shù)量比分別為3/4/5/6時，直至2030年全球AI光模塊累計存量市場空間分別為720/960/1200/1440億美元。

當(dāng)前的商用高速光模塊主要采用4×100G（400G）、8×100G（800G）、4×200G（800G）和8×200G（1.6T）系統(tǒng)架構(gòu)，封裝形式包括QSFP-DD、OSFP和OSFP-XD。

市場趨勢上來看，光模塊技術(shù)迭代周期正在加速。在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，直調(diào)直檢光模塊的速率約每3～4年更新一代，隨著AI智算的引入，迭代周期呈現(xiàn)縮短趨勢。當(dāng)前主流速率為800G光模塊，而1.6T光模塊預(yù)計將在2025年開始商用，同時預(yù)計未來1～2年將全面進(jìn)入1.6T時代，到2030年3.2T將走向規(guī)模商用。在干線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，相干光模塊的速率更新周期較長，約10年一代；當(dāng)前處于單波400Gb/s階段，預(yù)計到2030年將達(dá)到800G。

國內(nèi)方面，政策開始向400G/800G全光連接傾斜，也為整個行業(yè)的爆發(fā)按下了 “加速鍵”。2025年1月6日，國家發(fā)展改革委、國家數(shù)據(jù)局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布《國家數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)指引》 。其中明確指出，網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和算力設(shè)施需順應(yīng)數(shù)據(jù)價值釋放的需求，向數(shù)據(jù)高速傳輸、算力高效供給方向升級。尤為關(guān)鍵的是，推動國家樞紐節(jié)點和需求地之間 400G/800G 高帶寬的全光連接，引導(dǎo)電信運營商等提高 “公共傳輸通道” 的效率，推進(jìn)算網(wǎng)深度融合。

光模塊廠商方面，日本和美國的光模塊廠商逐漸退出全球市場，中國廠商排名穩(wěn)步上升。據(jù)LightCounting預(yù)計，2024年我國光模塊的市場規(guī)模約為26.5億美元，預(yù)計2029年有望達(dá)到約65億美元。2024～2029年，中國占全球光模塊總市場份額的20～25%。

光模塊產(chǎn)業(yè)鏈方面，廠商主要包括：

• 制造

• 光模塊襯底/外延：全新光電、亞聯(lián)光電、IQE、拓品光電、華鴻銳光、全磊光電、度亙激光等；

• 光模塊代工：穩(wěn)懋半導(dǎo)體、宏捷AWSC、三安光電（收購環(huán)宇）、海威華芯、志偉光電、鯤游光電等；

• 上游零部件

• 光芯片：源杰科技、長光華芯、仕佳光子、光迅科技、華工科技、海信寬帶、華為海思、高意（Coherent）、博通(Broadcom)、Lumentum、AAO等；

• 光有源芯片：Coherent、Lumentum(Oclaro)、Avago、AMOI、Fujitsu、Sumitomo、光迅科技、敏芯半導(dǎo)體、華為海思、源杰、索爾思、長瑞光電等；

• 光無源芯片：Finisar、Avago、Lumentum、MAOI KALAM、中興通訊、仕佳光子、光迅科技等；

• 激光器芯片：Coherent、中科光芯、Avago、艾邁斯歐司朗、光安倫、海信寬帶、MACOM、光迅科技、三菱電機、三安光電、華為海思等；

• 電芯片

• TIA：TI、ADI、Semtech

• PA：ADI、TI

• CDR：ADI、TI、MACOM、SEMTECH

• MCU：ST、ADI、Silicon Labs

• Timing：SiTime、Abracon、Epson、Diodes、TXC

• Power：MPS、ON、SGM、ADI、TI

• Laser driver：ADI、Renesas、Macom、Semtech

• DSP：INPHI、Broadcom

• EEPROM：ON、ST、Microchip

• Heat sink：Laird

• Connector：TE、Molex

• Cure resistance：KOA、Yageo

• MOSFET/Logic：ON、VISHAY、NPA

• 中游器件模塊

• 光器件：天孚通信、光迅科技、華工科技、太辰光、博創(chuàng)科技、高意(Coherent)、Lumentum、AAO等；

• 光模塊：中際旭創(chuàng)、新易盛、光迅科技、華工科技、博創(chuàng)科技、聯(lián)特科技、劍橋科技、高意(Coherent)、Lumentum、AAOI等；

• 光纖光纜：光纖預(yù)制棒、通信光纖、通信光纜、特種光纜、室內(nèi)光纜、蝶形光纜、光電復(fù)合纜、通信電纜、數(shù)據(jù)電纜等；

• 下游應(yīng)用

• 電信市場：華為、中興通訊、烽火通信、瑞斯康達(dá)、格林偉迪、諾基亞、思科、中國移動、中國電信、中國聯(lián)通、中國廣電、Verizon、AT&T、T-Mobile、SingTel、Vodafone等；

• 數(shù)通市場：阿里云、騰訊云、華為云、百度云、AWS、Microsoft、Google、Meta、浪潮信息、華為、聯(lián)想、戴爾（DELL）、慧與（HPE）、思科（Cisco）等。

光模塊高速增長之下，功耗成了高速光互聯(lián)應(yīng)用的最大挑戰(zhàn)。思科數(shù)據(jù)顯示，2010～2022 年全球數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)交換帶寬提升了80倍，但代價是交換芯片功耗增加約8倍，光模塊功耗增加26倍，交換芯片串行器/解串器（SerDes）功耗增加25倍。

目前，業(yè)界主要圍繞7大光模塊新技術(shù)進(jìn)行演進(jìn)：

1.液冷光模塊

常規(guī)光模塊設(shè)計都基于風(fēng)冷的應(yīng)用場景，在浸沒或噴淋液冷環(huán)境下可能出現(xiàn)失效情況，因此需要針對液冷環(huán)境的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計并規(guī)范相關(guān)技術(shù)要求。

目前，液冷光模塊已形成產(chǎn)業(yè)化，很多廠商發(fā)布了相關(guān)產(chǎn)品：

• 易飛揚發(fā)布了支持浸沒式或者噴淋式液冷散熱方案液冷光模塊，涵蓋25G/100G/200G；

• 海光芯創(chuàng)在2023年光連接大會現(xiàn)場演示了自研的200G QSFP56 SR4液冷光模塊；

• 光迅科技已可提供全套液冷光模塊產(chǎn)品，目前已批量交付100G液冷光模塊；

• 海信寬帶的25G Pigtail-SFP28 封裝液冷光模塊2023年已批量生產(chǎn)。

2.LPO（線性直驅(qū)方案）方案

由于DSP可以占到光模塊BOM成本的20%～40%，因此LPO方案替換了傳統(tǒng)的DSP，將功能集成到交換芯片中，只留下驅(qū)動芯片（Driver）和跨阻放大器（TIA）芯片，從而獲得更低的功耗、更低的成本、更低的延時、更易維護(hù)的特性。不過，LPO通信距離短，同時標(biāo)準(zhǔn)化剛起步，互聯(lián)互通存在挑戰(zhàn)。

LPO方案在2025年或成主流，目前許多廠商已披露相關(guān)計劃：

• 英偉達(dá)去年披露了在其內(nèi)部人工智能集群中部署LPO的計劃；

• Meta公司去年披露準(zhǔn)備導(dǎo)入LPO技術(shù)；

• Arista在OFC 2023上首次展示了有關(guān)降低LPO功耗的數(shù)據(jù)；

• 新易盛、劍橋科技等已發(fā)布相關(guān)產(chǎn)品，中際旭創(chuàng)已進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)，海信寬帶已推出800G線性互聯(lián)光纜。

3.CPO（光電合封）方案

CPO指的是把光引擎和交換芯片共同封裝在一起的光電共封裝技術(shù)，CPO分為基于2D、2.5D、3D封裝三種形式。該方案縮短了光引擎和交換芯片間距離，有效減少尺寸、降低功耗、提高效率。不過，CPO目前處于產(chǎn)業(yè)化初期，在工藝、仿真以及測試等方面仍面臨很多挑戰(zhàn)。

2020年以來，CPO逐漸從學(xué)術(shù)研究成果轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌鲂枨螽a(chǎn)品，預(yù)計2026年開始商用：

• 英偉達(dá)通過戰(zhàn)略投資AyarLabs、TSMC構(gòu)建硅光平臺、芯片共封裝能力，同時有消息稱英偉達(dá)將在今年3月的GTC大會上推出應(yīng)用CPO技術(shù)的交換機新品；

• 博通、Cisco、Marvell等行業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)均已推出多款基于CPO樣品；

• Meta和Microsoft 創(chuàng)建了CPO聯(lián)盟，旨在推動CPO 標(biāo)準(zhǔn)的建立和產(chǎn)品發(fā)展；

• 國內(nèi)中國計算機互連技術(shù)聯(lián)盟（CCITA） 也牽頭了中國唯一原生的CPO技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

• 光迅科技、中際旭創(chuàng)、華工科技等都已開始涉足光電共封領(lǐng)域。

4.硅光技術(shù)

硅光技術(shù)是以硅和硅基襯底材料（如SiGe/Si、SOI等）作為光學(xué)介質(zhì)，通過互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）兼容的集成電路工藝制造相應(yīng)的光子器件和光電器件（包括硅基發(fā)光器件、調(diào)制器、探測器、光波導(dǎo)器件等），并利用這些器件對光子進(jìn)行發(fā)射、傳輸、檢測和處理，以實現(xiàn)其在光通信、光傳感、光計算等領(lǐng)域中的實際應(yīng)用。

就硅光技術(shù)在通信設(shè)備中的具體應(yīng)用而言，目前除了激光器外，光模塊中大部分器件的制造都已實現(xiàn)。目前的硅光技術(shù)已可以替代很多傳統(tǒng)的光器件，不過其仍然擁有許多技術(shù)難題與測試和標(biāo)準(zhǔn)化的問題。

目前，硅光已經(jīng)具備一定市場，在2022年，硅光芯片在通信市場的規(guī)模已達(dá)到30億美元。

預(yù)計到2025年至2030年，其在傳感領(lǐng)域的市場規(guī)模將達(dá)到數(shù)百億美元，而在2030年至2035年，硅光芯片在計算領(lǐng)域的市場規(guī)模則有望突破千億美元。比較典型突破包括：

• 今年年初英偉達(dá)CEO黃仁勛曾表示其正與臺積電合作開發(fā)硅光子技術(shù)；

• Marvell發(fā)布首款6.4T的3D硅光引擎，傳統(tǒng)的小型光模塊最多只能集成8個光通道，而3D硅光引擎則可以擴展到16、32甚至64個通道，從而實現(xiàn)12.8T的硅光模塊，極大地提升了系統(tǒng)的性能；

• 英特爾推出了光計算互連OCI，這是一種基于其內(nèi)部硅基光電子技術(shù)的完全集成的光I/O解決方案，具有4 Tbps的雙向帶寬，支持64個通道，每個方向傳輸速率高達(dá)32 Gbps，且傳輸距離超過100米；

• 意法半導(dǎo)體新推出的硅光技術(shù)和新一代 BiCMOS 技術(shù)，可以幫助云計算服務(wù)商和光模塊廠商克服性能和能效挑戰(zhàn)，計劃從 2025 年下半年開始，800Gb/s 和 1.6Tb/s 光模塊將逐步提升產(chǎn)量；

• 中際旭創(chuàng)400G硅光模塊已進(jìn)入市場導(dǎo)入階段，正在接受海外客戶認(rèn)證，800G硅光模塊已開發(fā)成功，并向海外客戶送樣，400G/800G的硅光模塊已采用自研的硅光芯片；

• 熹聯(lián)光芯100G硅光模塊已實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)，400G光學(xué)引擎及硅光模塊正處于多個客戶認(rèn)證測試中；在張家港經(jīng)開區(qū)建設(shè)中國第一條硅光芯片及封測生產(chǎn)線，項目總投資達(dá)20億元；

• 華工科技2021年400G硅光芯片已實現(xiàn)量產(chǎn)，2022年發(fā)布800G硅光芯片并實現(xiàn)小批量生產(chǎn)；

• 光迅科技2018年發(fā)布100G硅光收發(fā)芯片并正式投產(chǎn)使用，200G/400G硅光數(shù)通模塊已經(jīng)開始出貨，800G產(chǎn)品已開始向客戶送樣。

5.薄膜鈮酸鋰技術(shù)

根據(jù)機構(gòu)預(yù)測，2029年全球薄膜鈮酸鋰調(diào)制器市場將達(dá)到20億美元，年復(fù)合增長率為41.0%。中國市場規(guī)模也在擴大，2022年鈮酸鋰芯片和調(diào)制器市場占有率超過30%。

• 富士通、HyperLight、SRICO是薄膜鈮酸鋰調(diào)制器領(lǐng)域領(lǐng)先企業(yè)，目前已經(jīng)推出相關(guān)產(chǎn)品；

• 新易盛、中際旭創(chuàng)、聯(lián)特科技、光迅科技、鈮奧光電、易纜微、上海安湃、寧波元芯、極刻光核、光庫科技均有相關(guān)產(chǎn)品在研發(fā)。

6.相干下沉

強度調(diào)制直接檢測（IM-DD）技術(shù)是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心主導(dǎo)技術(shù)，業(yè)界正在探索“相干精簡版”解決方案。相干光模塊是指在發(fā)射端采用高階調(diào)制技術(shù)、在接收端采用相干檢測技術(shù)而具備干涉放大能力的光模塊，其靈敏度高、傳輸距離更長、通信容量大、波長選擇性好。不過，相干下沉技術(shù)相比IMDD更為復(fù)雜。

根據(jù)Cignal AI的統(tǒng)計和預(yù)測，未來幾年相干光模塊的市場規(guī)模將呈現(xiàn)15%左右的年均增速，市場規(guī)模將從50億美元逐步逼近100億美元。

60～200GBaud高速相干領(lǐng)域的oDSP芯片主要玩家是Ciena、Acacia、Marvell和華為。而在相干下沉領(lǐng)域，有三起重要收購，預(yù)示著這一市場愈發(fā)無法被忽視：Marvell以100億美元的估值收購了Inphi、Cisco以45億美元的估值收購了Acacia、Nokia也宣布將以23億美元的估值收購Infinera。

7.光進(jìn)光出（OIO）技術(shù)

OIO是一種基于芯片的光互連解決方案，與計算芯片（中央處理器、圖形處理器、張量處理器）集成在同一封裝中，產(chǎn)品形態(tài)包括板載光學(xué)（OBO）、NPO、CPO及未來可能部署的光電子集成電路（OEIC）。

與傳統(tǒng)商業(yè)解決方案相比，OIO可以將數(shù)據(jù)傳輸帶寬提升7倍，功耗降低為原來的1/5，尺寸減小為原來的1/12，顯著提升互連性能，滿足高性能計算場景的需求，為資源池化提供了保障。

Yole預(yù)測，OIO全球市場規(guī)模預(yù)計到2033年將增長至23億美元；并且預(yù)計其商業(yè)生態(tài)完全爆發(fā)的時間在5年后。

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