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。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。
高速率数通光模块量产节奏路线图:
资料来源:Coherent
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。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。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。资料来源:《800 Gbit/s 光模块技术及应用》王会涛/张平化/苏展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。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。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。资料来源:英伟达
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。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。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),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。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。资料来源:YOLECPO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。资料来源:讯石光通讯网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。
来源:乐晴智库精选
声明:本公众号致力于专业好文分享,部分文章推送时未能与原作者取得联系。版权归属原作者所有!我们对文中观点保持中立,分享不代表本平台观点,所发文章仅供参考交流,非商用。若内容、设计、字体等涉及版权问题,敬请原作者联系我们。
立足本地 深耕跨境
聚焦服务 平台运作
我们致力为全市各级政府、园区、企业和全球企业家朋友提供在烟发展投资选址、战略咨询、投融资、人才引进、技术转化、合资合作等全方位覆盖的资源、全生命周期的服务。
电话:0535-6518130
邮箱:ytgcyf@163.com
网址:www.investorcircle.cn