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光模块产业链全景解析
糖芯儿 / 11月07日 12:55 发布
当前全球AI高速发展，算力需求驱动光模块更新迭代进程提速。 800G和1.6T高速率光模块备受市场关注。 Lightcounting数据显示，2024年800G将成为市场主流，后续1.6T将开始放量，整体市场增速有望超过40%，其中数通光模块增长预计最为迅速。2025年，行业还将增长20%以上，2026-2027年增速将维持在两位数以上。
高速率光模块的快速迭代升级也将推动产业新技术如LPO、CPO和硅光等高速发展。
光模块是AI算力产业链国产化程度最高的环节之一，产业链上下游各环节有望迎来广阔市场空间。01光模块行业概览
光模块由光芯片和光器件组装而成后被插入或嵌入到光通信设备中，用于设备的对外连接。光模块在光纤通信中用于电信号和光信号之间的互相转换，在发送端实现电/光转换，接收端实现光/电转换。 根据应用领域进行划分，主要有数通市场和电信市场。 经历多年演进，形成了数通市场规模大于电信市场的格局。 数通光模块平均迭代周期约3-4年，例如100G从2016年开始上量到2021年已有5年的生命周期，预计400G生命周期也将达到4-5年。 400G数通光模块从2020年开始进入规模上量阶段，22-24年持续上量； 800G数通产品从2022Q4开始规模化商用，2023年进入大规模交付，2024年成为800G光模块批量供应元年；同时400G光模块供应量也望翻倍增长。 800G光模块的技术升级包括三代： 1）第一代为8光8电，光接口8*100Gb/s，电接口*100Gb/s，也是最早的一代，于2021年投入商用； 2）第二代为4光8电，光接口4*200Gb/s，电接口8*100Gb/s，商用时间为2024年； 3）第三代为4光4电，光接口4*200Gb/s，电接口4*200Gb/s，商用时间预计为2026年。 随着交换芯片容量约每2年翻番，FiberMall预计1.6T光模块需求有望于2025 年实现。 值得注意的是，1.6T产品并不会取代800G的需求，而是作为其补充。 02光模块产业链 光模块产业链上游环节包括光芯片制造商和光器件供应商，负责光模块制造的关键原材料提供。
中游环节包括光模块制造商、光通信芯片制造商以及光通信设备供应商，这些企业负责将光芯片和光器件组装成完整的光模块，并开发与之配套的驱动电路和控制系统。
下游环节主要分为数通市场和电信市场，包括互联网和云计算企业、电信运营商等最终用户。目前国内厂商主要集中于光模块组装及无源器件制造，高端有源光芯片尚仍处于进口依赖阶段，逐步从低速率光芯片向高速率提高渗透率。 光模块产业链上游
光模块产业链上游主要由光芯片制造商和光器件供应商组成，上游原材料供应充足，供应商较多，产业发展成熟。光芯片是上游核心器件，约占光模块总成本的26%。 从成本构成来看，高速光模块核心器件包括EML激光器芯片、DSP芯片、探测器芯片，以及PCB板和外壳等光学器件，其中激光器芯片价值量最高。 当前低速率产品已基本实现国产化，高速率产品目前海外供应商仍占据主要份额。 全球光芯片中高速VCSEL芯片主要由博通供应；电芯片方面，PAM4 DSP目前主要供应商为Marvell（Inphi）、博通等，呈现双寡头竞争局面。 我国光芯片企业已基本掌握2.5G光芯片和10G光芯片的核心技术。 2.5G光芯片市场已基本实现国产化，国内光芯片企业在低速率领域已经占据90%以上市场份额。据公开资料显示，该环节主要厂商有武汉敏芯、中科光芯、光隆科技、光安伦、仕佳光子、源杰科技、中电13所、三安光电等。 10G光芯片速率范围内国产光芯片约占据为60%左右的市场份额。 25G及以上光芯片方面，国内可以提供性能达标、稳定性可靠的25G及以上高速率激光器芯片的厂商较少，主要包括云岭光电、源杰科技、武汉敏芯、光迅科技、中科光芯、永鼎股份和索尔思光电等。 光芯片竞争格局及部分代表厂商： 
资料来源：源杰科技、行行查
光模块产业链下游
光模块行业通常根据下游客户需求制定生产计划，再根据生产计划提前向上游供应商采购原材料，上下游存在协作关系。 光模块产业链下游主要是数字通信市场和电信市场，包括互联网和云计算企业、电信运营商等最终用户。 光模块的市场规模主要受到电信和云厂商资本支出的影响，其中来自云厂商方面的投入波动影响最大。 全球光模块400G客户主要集中于亚马逊（约45%）和谷歌（约25%）、800G主要集中于英伟达（约50%）、谷歌(约30%）和Meta（约20%）等。 800G光模块作为英伟达算力方案下的主力军，市场呈高速增长态势。 每生产一片应用在三层架构 AI 数据中 心的 A100 和 H100，分别需要六块 200G 和六块 800G 光模块。 在GTC 2024大会上，英伟达发布了其最新产品GB200，其服务器与交换机端口速率也实现了翻倍提升，更有望引领AI光模块从现有的800G向更高性能的1.6T升级。 此外，英伟达明确了2026年将使用1.6T网卡，对应3.2T光模块需求，明确了光模块升级迭代的节奏。 03光模块市场竞争格局
光模块每一代技术升级往往伴随技术路径的演化，引导竞争格局变化。近年来全球光模块企业加快并购重组，进行产业链垂直整合，行业集中度进一步提高。 在全球光模竞争格局中，中国厂商极具竞争优势。 根据LightCounting公布的最新版2023年全球光模块TOP10榜单，2023年中际旭创首次排名第一，Coherent（Finisar）排名第二。 从中国厂商的整体表现来看，共有7家厂商入围。 2023年，中际旭创（排名第1）、华为（排名第3）、光迅科技（排名第5）、海信宽带（排名第6）、新易盛（排名第7）、华工正源（排名第8）、索尔思光电（排名第9） 从榜单来看，海外厂商Coherent从上年的与中际旭创并列第一，下滑到了第二；思科从第2 位下降到了第4；Marvell上升到了第10。 LightCounting在此前调整了统计规则，将设备供应商制造的光模块纳入分析，使得华为、思科等设备商得以上榜。 根据公司公告及公开资料显示，中际旭创的1.6T光模块正在积极向客户导入，此外公司正在预研3.2T光模块，并计划进一步加大硅光模块的市场导入和提升出货比例；天孚通信为800G产品配套的各类光无源、有源器件已在2023年实现批量交付，此外公司已经推出了1.6T光引擎产品及相关光器件，1.6T光引擎在2024年第二季度实现了小批量出货。 新易盛已经成功推出业界最新的基于单波200G光器件的800G/1.6T光模块产品。OFC2024期间，公司展示了1.6T、800G、LPO及50GPON等高速光模块解决方案，并现场演示100GSFP112系列光模块方案。 光迅科技发布了1.6T OSFP224光模块，能够满足下一代200G SerDes应用场景，采用了先进的5nmDSP芯片技术，同时具备高度集成和高带宽特及低功耗等优点。 华工科技已经成功推出业界最新的用于1.6T光模块的单波200G自研硅光芯片和多种1.6T光模块产品（DSP和LPO）方案。针对LPO，800G LPO产品已获得明确需求。 剑桥科技的800G光模块产品已实现小批量发货，公司完成了1.6T光模块产品的研发工作，并在2024年的OFC展会上进行了现场演示。 光迅科技800G产品已有批量出货，后续将采用4x200G方案；1.6T光模块当前在积极推进送样测试，1.6T后续也是8x200G配置方案。 04光模块技术三大演进趋势
随着光模块速率由400G向800G，乃至未来的1.6T和3.2T演进，光模块技术的升级不仅仅是简单的速率翻倍，更需要解决速率提高所带来的功耗高、成本大等问题。在此背景下，光模块也衍生出了不同技术路径，LPO、CPO、硅光等方案有望成为光模块新技术发展方向。
LPO （线性驱动可插拔光模块）
LPO（线性驱动可插拔光模块），采用线性驱动技术代替传统DSP（数字信号处理）/CDR（时钟数据回复）芯片。可以实现降功耗、压成本的作用，但代价在于拿掉 DSP 后会导致系统误码率提升，通信距离缩短，因此 LPO 技术只适合用于 短距离的应用场景，例如数据中心机柜到交换机的连接等。 由于LPO在能耗上表现相对优秀，同时兼具着可插拔维护便利的优势，目前市场上从上游芯片、交换机到下游终端用户均在重视LPO技术发展与应用，具备应用潜力。 LPO产业发展来看，据公开资料显示，全球厂商如Arista、博通、思科、Credo、马科姆、英伟达以及国内以新易盛、中际旭创、剑桥科技、海信宽带等为代表的厂商，均在LPO领域进行布局。 LPO也可以视为CPO的过渡方案。 CPO（共封装光电）
除了LPO路径之外，随着光模块向800G光模块演进，CPO的成本和技术优势将逐渐凸显。CPO(共封装光学技术)是一种全新的超小型高密度光模块技术，可替代传统的前面板可插拔光模块。 CPO能实现交换芯片与光芯片共封装，实现更好能效和交换性能。利用激光而非电子信号来传输数据，通过将光学器件和电子元件封装在一起，CPO实现了光信号和电信号处理的深度融合。这一转变标志着从传统光学模块中的“电互连”向真正的“光互连”的转变。 LightCounting报告显示，CPO出货预计将从800G和1.6T端口开始，于2024年至2025年开始商用，2026年至2027年开始规模上量，到2027年CPO技术在800G和1.6T光模块中的份额将达到30%。 从光模块技术及速率演进趋势来看，目前行业主流仍然以可插拔光模块为主，采用光电共封装CPO技术的光模块仍处于产业化初期，未来有望成为主导。 CPO产业链玩家主要包括芯片和模具公司、设备商和终端用户。 海外厂商英伟达、思科、英特尔、博通等厂商，以及国内华为、腾讯、阿里等大厂均在储备或采购相关设备，部分已应用于超算等市场。 头部光模块厂商近几年相继推出共封装光学CPO方案。据公开资料不完全统计，光通信上下游产业链厂商中，如联特科技、锐捷网络、中际旭创、通宇通讯、中京电子、天孚通信、罗博特科、新易盛、光迅科技、德科立、仕佳光子、亨通光电、剑桥科技、博创科技等多家透露有CPO相关技术研发或业务布局。 硅光技术
硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料，利用现有 CMOS 工艺进行光器件开发和集成的新技术。硅光子技术的核心理念是“以光代电”，即采用激光束代替电子信号传输数据，将光学器件与电子元件整合至一个独立的微芯片中，提升芯片之间的连接速度。 硅光技术全球产业链参与度较高，全球参与者众多。 整体方案提供商包括英特尔、博通、相干公司、Marvell、英伟达等。国内厂商进展也较快，国内多家厂商如光模块产业链公司中际旭创、新易盛、博创科技、罗博特科、源杰科技、联特光电、仕佳光子、光讯科技、剑桥科技等；光通信设备厂商华为、中兴通讯等都在该领域有所布局。 当前全球数据流量持续爆发，以英伟达等AI科技巨头引领行业革新和迭代。海外大厂在2025年的指引中都明确提出了将增加对IDC、云服务和AI基础设施等光通信相关建设的投资。AI算力和大模型的持续繁荣也将带动光模块往更高速率方向发展。乐晴智库精选
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