多模光模块和多模光纤光模块的差别

光模块是网络通信的核心配件之一，作用是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传输后，接收端再把光信号转换成电信号。简单的说，用到光纤的地方就会用到光模块。

1、交换机：在企业网络部署、数据中心建设都离不开光模块和交换机，光模块主要是用来将电信号与光信号进行传输，而交换机则是对光电信号起到转发作用，交换机会采用GBIC、1*9、SFP、SFP+、XFP光模块等。

2、服务器：服务器一般搭配交换机使用，跟交换机采用的光模块相对应

3、光纤收发器：光纤收发器主要应用在因网线无法覆盖、需要使用光纤来延长信号传输的远距离网络中，常用于光纤入户、安防监控、小区网络建设和广播电视传播等领域。光纤收发器采用1*9与SFP光模块

4、光纤路由器：光纤路由器的网口是使用光纤，可以用来解析入户光纤中的光讯号。光纤路由器一般采用SFP光模块

5、光纤网卡：光纤网卡能够为用户在快速以太网网络上的计算机提供可靠的光纤连接，为用户提供可靠的光纤到户和光纤到桌面的解决方案。光纤网卡采用1*9光模块、SFP光模块、SFP+光模块等。

6、视频光端机：无论是模拟光端机还是数字光端机，都需要用到光模块。光模块把驱动电路和激光器、光电探测器和放大器集成在一起模块化，使数字光端机成为免调试产品，大大提升了现场应用的稳定性。一般采用1*9单模光模块，一些高清类的光端机也会采用SFP光模块，如光纤高速球机。

7、基站：在移动通信系统中，移动通信基站需要光模块来实现设备间的互连，连接固定部分与无线部分，并通过空中的无线传输与移动台相连的设备 。 通信基站常采用SFP、XFP光模块。

多模光模块和多模光纤光模块的差别

（1）光波长不一样

多模光纤光模块的工作中光波长一般是850nm，多模光模块的工作中光波长一般是1310nm、1550nm。

（2）传输间距不一样

多模光模块常见于长距离传输，传输间距可以达到150至200km。多模光纤光模块则用以短路线传输中，传输间距可以达到5km。

（3）光纤线种类不一样光模块中的多模，事实上只指光纤线类型。依照光模块在光纤线中的传输方式可分成单模和单模光纤。

单模光纤通称MMF，纤径一般为50/125μm或是62.5/125μm。单模通称SMF，纤径为9/125μm。

（4）灯源不一样

多模光纤光模块的灯源是发光二极管或激光发生器，而多模光模块的灯源是LD或光谱线窄小的LED。

（5）运用范畴不一样

多模光纤光模块多用以SR等短路线的传输中，这类网络的连接点和连接头都比较多，应用多模光纤光模块能够 控制成本；

多模光模块多用以传输速度相对性较高的路线中，如传输网。除此之外，多模光纤机器设备只有在单模光纤上合理运作，而多模机器设备在单模和单模光纤上面能够 合理运作。

（6）成本费不一样

多模光模块中应用的元器件是多模光纤光模块的二倍，因此多模光模块的整体成本费要远远地高过多模光纤光模块。

光模块的用量随算力和数据容量增长

在5G、千兆光网以及云计算、大数据等新通信、应用开始普及之后，云计算、云应用这些词在各个地方出现的频次也变得越来越多。而随着社会经济数字化转型的加速，云应用也成为百业千行里将必备的能力。

在数字经济、数字化转型的浪潮之下，各行各业在云应用、云业务领域会带来更多的机遇。

根据三大运营商的2022年财报数据显示，2022年里联通云业务收入增幅达121%、移动云业务收入增幅有108.1%、电信云业务收入增幅也有107.5%。这样业务收入增速均超过100%的盛况也足以说明如今三大运营商在云业务方面的发展速度之快。

电信目前拥有700多个数据中心和3000多个边缘DC，IDC机架达到51.3万架，机架利用率超过70%，IDC资源在国内数量最多、分布最广。

而移动则计投产云服务器超71万台，净增超23万台，算力规模达到8.0EFLOPS，净增2.8EFLOPS。对外可用IDC机架达到46.7万架，净增6万架，优化了“4+N+31+X”集约化梯次布局。

联通也在完善“5+4+31+X”多级架构，加强骨干网时延领先及多云联接优势。IDC机架规模达到36.3万架，千架数据中心覆盖23个省；内外部云池连接达到336个。

电信计划今年预计在IDC方向上投入95亿元，云资源池投入195亿元。而移动则计划今年在算力网络领域投资452亿元，这可比去年又增加了117亿元。联通也规划今年在算网投资不少于146.1亿元，占比将超过19%，预计同比增长超过20%。

光模块：算力网络核心环节，龙头强者恒强

光模块作为数据中心和算力网络的关键环节，行业具备新产品升级周期驱动特征。

随着5G建设推进及数据中心建设加速、AI应用和云计算的高速发展以及传统企业数字化转型的需要，海量数据对网络带宽提出新的要求，有望带动配套高速光模块的需求提升。

此外光模块作为光通信产业链中游，在“东数西算”工程中承担信号转换任务，可实现光信号的产生、信号调制、探测、光路转换、光电转换等功能，将赋能千行百业，市场前景较大。

根据LightCounting的测算，光模块市场在2020-2022年分别增长17%、10%、14%。然而，预计在2023年增速将放缓至4%，随后在2024-2025年恢复，2022-2027年全球光模块市场CAGR为11%。尽管2023年增速或许疲软，2027年全球光模块销售额有望达到200亿美元。

光模块行业概览

光模块是光通信设备最关键的组成部分，主要作用是实现光电转换。也可以说光模块是实现光信号和电信号相互转换的连接器和翻译器。

一个光模块，通常由光发射器件（TOSA）、光接收器件（ROSA）、激光器芯片（LDChip）、光探测器芯片（PD Chip）、电路板（PCBA）、光纤接口、电接口等部分组成。

光模块具备丰富的应用场景，分为电信市场与数据通信市场，包括电信通讯、数据宽带、FTTx、数据中心等领域，近年来数据通信市场逐步成为带动光模块市场增长的主要细分领域。

从数据中心上游IT设备成本占比看，在硬件采购成本中，服务器占比为69%；网络设备、安全设备、存储设备分别占数据中心IT设备采购成本的11%、9%、6%；光模块及其他占比5%。

根据LightCounting的测算，全球前五的云厂商，阿里巴巴、亚马逊、Facebook、谷歌和微软2026年在以太网光模块上的支出将超过30亿美元。

800G光模块将从2025年底开始主导这一细分市场。另外，谷歌计划在2-3年后开始部署1.6T模块。

CPO（共封装光学）将在2024-2026年开始取代云数据中心中的可插拔光模块。

光模块产业链

行业研究数据库 资料显示，光模块位于光通信行业的产业链中游，上游包括芯片、光器件等，下游则包括电信和数据通信市场两大应用领域，终端客户包括中国移动等运营商，以及云计算和互联网数据中心厂商等。

光芯片是光模块中必不可少的元件。国内厂商按覆盖环节主要分专业光芯片厂商和光芯片模块综合厂商。其中，专业光芯片企业包括源杰科技、武汉敏芯、中科光芯、光安伦、云岭光电、仕佳光子等；而综合光芯片模块厂商包括光迅科技、海信宽带、华为海思等。

光芯片产业链：

资料来源：国泰君安

光模块竞争格局

过去十年中，我国光器件和模块供应商逐渐在全球市场上获得份额，我国供应商目前在全球以太网光模块市场上占主导地位。

另外，在FTTx和无线前传等较小的细分市场，几乎都是中国供应商。由于无法与中国供应商竞争，许多非中国供应商相继退出光模块市场。

例如：美国光器件厂商AOI在2022年9月将其光模块业务出售给宇瀚光电科技（上海）有限公司，使AOI重新专注于激光芯片制造。

光模块发展迅速，光模块行业竞争较为激烈，国内厂商凭借工艺积累不断提升国际市场份额。

根据Omdia数据，2021年全球光模块市场中，收购了Finisar的II-VI以17%的份额排名榜首，中际旭创份额10%排名第二，国内厂商光迅科技8%市场份额排名第四，国内主要厂商还包括华工科技、新易盛、博创科技和剑桥科技等。

随着数通市场对于高速光模块需求逐步释放，国内龙头光模块公司有望尽享行业发展技术迭代期红利，实现业绩高速增长。

资料来源：Omdia

数字经济建设新基建快速推进、数据流量高速增长推动光通信行业快速增长。我国光模块供应商最初的成功得益于国内对光模块的强劲需求，与此同时，未来AIGC算力产业对云计算基础设施带来的增量将继续推动我国光模块供应商快速成长。

ChatGPT：确立LLM模型的大参数和深度学习两大属性

ChatGPT的出现确立了大语言模型两个必备元素：大参数+深度学习（Large&Deep） ChatGPT是基于自然语言处理（NLP）下的AI大模型，产品能够通过大算力、大规模训练数据突破AI瓶颈，通过理解和学习人类 的语言来进行对话，并引入新技术RLHF 进一步 提升了人工智能模型的产出和人类的常识、认知、需求、价值观保持一致。在在GPT模型出现之前，行业对于AI大模型的构建并没有取得较高关注，核心在于没看到模型展现出靠近人类的特征。GPT模型 首次展示出了通过深度学习和大模型参数的输入，AI模型可以涌现出靠近人类的特征。一般认为模型的思维推理能力与模型参数大小有正相关趋势，一般是突破一个临界规模（大概62B，B代表10亿），模型才能通 过思维链提示的训练获得相应的能力。如果在6B以下，那很可能还只是GPT-2级别的初级模型。

AI大模型下，网络结构向低延时高速率演进

AI模型作为高性能计算业务，强调低时延高速率，通常由IB网络承载。数据中心内部有三类典型的业务：通用计算（一般业务）、高性能计算（HPC）业务和存储业务。每类业务对于网络有不同的诉求，比如：HPC业务的多节 点进程间通信，对于时延要求非常高；而存储业务对可靠性诉求非常高，要求网络0丢包；通用计算业务规模大，扩展性强，要求网络低成本、易扩展。由于上述业务对网络的要求不同，数据中心内部一般会部署三张不同的网络：由IB（InfiniBand）网络来承载HPC业务，由FC（Fiber Channel）网络来承 载存储网络，由以太网来承载通用计算业务。

数据中心从云时代进入AI时代。在企业数字化转型的大背景下，数据资产逐步成为企业的核心资产。和云计算时代比，AI时代企业数据中心 的使用正在聚焦业务快速发放向聚焦数据高校处理转变。未来满足在AI时代下数据高效处理诉求，0丢包、低时延、高吞吐成为AI数据中心 核心考核指标。

Infiniband高速网络，大模型下优选网络技术

以太网是一种广泛使用的网络协议，但其传输速率和延迟无法满 足大型模型训练的需求。相比之下，端到端IB（InfiniBand）网 络是一种高性能计算网络，能够提供高达 400 Gbps 的传输速 率和微秒级别的延迟，远高于以太网的性能。这使得IB网络成 为大型模型训练的首选网络技术。Infiniband网络（IB网络）：是指通过一套中心 Infiniband 交换 机在存储、网络以及服务器等设备之间建立一个单一的连接链路， 通过中心 Infiniband 交换机来控制流量，能够降低硬件设备间数 据流量拥塞，有效解决传统 I/O结构的通信传输瓶颈，还能与远 程存储设备和网络设备相连接

端到端IB网络还支持数据冗余和纠错机制，能够保证数据传输 的可靠性。在处理大模型中较多的数据时，数据传输错误或数据 丢失可能会导致训练过程中断甚至失败，因此保证传输的可靠性 尤为重要，而IB网路有效实现了保证。

ChatGPT场景下需求弹性测算

A100：网络结构解析

AI大集群数据中心的方案部署通过切分基本单元进行部署，每个基本单元英伟达定义为SuperPOD。对于一个网络集群的用量测算逻辑需要关注三个关键指标:1）单集群服务器个数；2）网络拓扑结构（决定交换机和光模块用量）；3）交换机速率（决定光模块速率上限） 每个DGX A100 SuperPOD基本部署结构信息为：140台服务器(每台服务器8张GPU）+交换机（每台交换机40个端口，单端口200G） 网络拓扑结构为IB fat-tree（胖树），交换机速率为200Gb/s。

根据A100的端口来看，一共分为四个网络，计算网络（compute）、存储网络（storage）、In-band管理网络和out-of-band管理网 络，其中计算侧的端口数为8个，存储两个，In-band两个，out-of-band 1个，一共13个端口。考虑到光模块的用量集中在计算侧，我们仅针对计算网络的需求进行光模块用量测算。关于网络拓扑结构：英伟达在计算网络部分选择了无收敛胖树，无收敛胖树的结构的特点在于上下行的端口数是完全一致的，所以 只要知道其中一层的网络的连接线缆数就可以推算出每一层网络的线缆数。

关于网络结构的层数：针对于80台及以下A100服务器集群，一般会 进行两层网络结构部署（服务器-leaf层交换机-Spine层交换机）， 针对140台服务器，会进行三层网络结构部署（服务器-Leaf层交换 机-Spine层交换机-Core层交换机）。140台服务器三层交换机的部署数量分别为56台-80台-28台，一共 是164台交换机。每层交换机对应的线缆数分别为1120根-1124根-1120根。假设服务器和交换机之间采用铜缆，其余采用AOC或者光纤，均使 用光模块， 所以光模块的需求为 （1124+1120）*2=4488个。一个基本单元内各网络硬件需求比例：交换机：光模块=140：164：4488=1：1.2=32.1。

A100：网络结构各环节需求弹性测算

基于下游应用呈现规模角度，即按照单GPT4.0模型对于服务器需求 用量测算。假设1：单个应用的需求角度看，服务器潜在用量为1.5万台。假设2：全球假设国内和海外有潜在20家公司可能形成同样类型 规模应用。假设3：网络结构比例按照单个SuperPOD方式部署，即服务器：交换机：光模块的用量比例=1：1.2：32.1。假设4：服务器价格参考英伟达价格，为20万美元；交换机结合 Mellanox售价，假设为2.5-3w美金，光模块根据交换机速率，现 在主流为200G，假设单个售价为250美金。

从A100到H100，性能全面提升

2023年一季度英伟达发布A100下一代H100 GPU方案，性能全面提升，主要体现在以下几个方面：新增FP8数据类型和新的Transformer引擎相结，与 A100 GPU 相比，提供6倍的吞吐量。Transformer Engine明显加速了基 于 Transformer的模型（例如大型语言模型）的AI计算。H100拥有18个第四代NVLink 互连，提供900GB/秒的总带宽，是A100 GPU 600 GB/秒总带宽的1.5倍，是 PCIe Gen5 带宽的 7倍。NVSwitch：H100采用全新的第三代NVSwitch，提供64个第四代NVLink互连端口，加速节点内GPU通信；节点外的二级 NVSwitch 互连支持具有地址空间隔离和保护的大型 NVLink 域（最多32个节点或256个GPU），并提供57.6TB/秒的全部带宽。

算力角度，H100服务器用量需求测算

从用户使用角度来测算，我们对于服务器算力的测算受大模型参数，日活人数，每日每人提问等多因素影响。和A100时期的不同，需求测算的参数有以下更改：关于单台H100服务器的算力：A100时期，在FP16位时，单台A100的算力处理能力为5 PFLOPS，在H100时，首先新增FP 8位，对 应算力能力提升到23 PFLOPS，提升了6倍，在FP16位时对应算力能力为15PFLOPS，考虑到模型调用时会存在不完全使用FP8位 置，折中选择单台H100的算力处理能力为20PFLOPS。关于每人每天提问字数，考虑到算力的提升以及模型升级为多模态，假设提问字数升级为5000字。基于以下假设，我们可得到对应一个在1亿日活的应用需要的AI服务器的需求约为7716台。

H100：网络结构各环节需求弹性测算

基于下游应用呈现规模角度，即按照单GPT4.0模型对于服务器需求用量测算。假设1：单个应用的需求角度看，服务器潜在用量为7716台。假设2：全球假设国内和海外有潜在20家公司可能形成同样类型规模应用。假设3：网络结构比例按照单个SuperPOD方式部署，服务器：交换机：400G光模块：800G光模块用量比例=1：0.375：8：12。假设4：服务器价格参考性能提升的幅度，假设提升为50万美元；交换机假设单价较200G时期提升2.5倍，对应为5w美金，光模块假设400G光模块单个售价为400美金，800G光模块售价为1000美金。

传统光模块市场概述

光模块主要用于实现光、电信号的转换

光模块是用于设备与光纤之间光电转换的接口模块。光模块主要用于实现光电信号的转换。光模块主要由光学器件和辅料（外壳、插针、PCB与控制芯片）构成。光学器件（包括光芯片和光学元件组件）约占光模块成本70%以上，辅料（外壳、插针、PCB与电路芯片等）占光模块总成本近30%。光发射组件TOSA一般包含激光二极管、背光监测二极管、耦合部件、TEC以及热敏电阻等元件。一定速率的电信号经驱动芯片处理后驱动激光器（LD）发射出相应速率的调制光信号通过光功率自动控制电路，输出功率稳定的光信号。光接收组件ROSA一般包含光电探测器、跨阻放大器、耦合部件等元件。一定速率的光信号输入模块后由光探测器转（PD/APD）换为电信号，经前置放大器（TIA)放到后输出相应速率的电信号。

光模块传统应用场景：电信网络和数据中心

电信网络的光通信应用：1980年代光纤诞生以来，光通信应用从骨干网到城域网、接入网、基站。目前国内传输网络基本完成光纤 化，但数据在进出网络时仍需要进行光电转换；未来向全光网演进。数据中心的光通信应用：1990年代开始，光通信应用从中短距离的园区、企业网络延伸到大型数据中心的系统机架间、板卡间、模 块间、芯片间应用。仍以光模块为例，据LightCounting数据，数通市场（以太网+光互连+光纤通道）收入占比在55%-60%左右。数据中心应用占比已经超过电信市场。据FROST&SULLIVAN预测，2020-2024年全球光模块市场规模预计从2020年的105.4亿美元 增长到2024年的138.2亿美元，年复合增长率约为7.0%。应用于数通领域的光模块市场规模预计则由2020年的54.2亿美元快速增长 2024年的83.9亿美元，年复合增长率约为11.5%，其占比从51.4%进一步提高至60.7%。

电信市场：运营商5G资本开支平稳，光纤接入市场景气度高

无线侧：用于5G资本开支预计2022年达到高点，后期逐步下行，电信运营商的Capex具有周期性特点，在代际升级的主建设期，运营商 Capex会有明显的上升。接入侧：技术升级和渗透率提升带来持续需求。国内在政策驱动千兆光网渗透，海外大部分国家光纤接入率仍较低，具有明显提升空间；技术上光纤接入步入10G-PON时代，带来持续新增需求。根据LightCounting的数据，2020年FTTx全球光模块市场出货量约6289万只，市 场规模为4.73亿美元，随着新代际PON的应用逐渐推广，预计至2025年全球FTTx光模块市场出货量将达到9208万只，年均复合增长率为 7.92%，市场规模达到6.31亿美元，年均复合增长率为5.93%。

交换机系统升级推动数通光模块迭代

数通市场：交换机芯片产品升级节奏影响光模块升级部署。一般来说，从交换机芯片推出到光模块开始放量需要2-3年的时间。博通首款32X100G交换机芯片2014年开始送样，亚马逊等北美云厂商2016H2起量部署100G光模块。2017年底博通32X400G交换芯片Tomahawk3开始送样，亚马逊、谷歌等北美云厂商从2018年H2开始部署400G产品。2019年底具备25.6Tbps 交换能力的交换机芯片Tomahawk4发布，2020-2022年是400G光模块的快速起量期。2022年博通和英伟达、思科等均有800G交换机布局。

光模块市场空间：预计2026年超过170亿美元

2020年全球光模块市场规模80亿美元，未来五年预计稳步增长。根据LightCounting预测，2016-2018年光模块行业增长平缓，2019年后光 模块升级加速，尤其2020年受疫情和新基建政策催化，电信和数通市场需求强劲，全年光模块市场规模为80亿美元，同比增长23%。预计 到2026年，全球光模块市场将超过170亿美元，2021-2026年的五年CAGR为14%。分下游客户来看，数通客户市场规模超过电信客户市场规模，是未来光模块行业的主要驱动力。根据Yole数据，2020年光模块市场中，数 通市场规模约为电信市场的1.2倍；2026年预计数通市场将为电信市场2.6倍。

以太网光模块市场空间：高速光模块放量是核心动力

以太网光模块的收入在光模块市场中占比将近一半，市场空间超过百亿美金。根据LightCounting最新报告，以太网光模块的销售额在2021年达到46.52亿美元，同比增长25%。预计2022年用户侧以太网光模块的营收增幅为 22.3%。未来随着新技术的发展和网络流量长期保持持续增长，以太网光模块销售额也将保持较快增长并不断迭代升级。预计到2026年，以太网光模 块市场将达到88.51亿美元，约为全球光模块市场规模的52%。22-26年复合增速11.7%。高速以太网光模块（200G、400G和800G）是以太网光模块需求增长的核心驱动。2021年100G及以下的光模块收入规模约为30亿美 元，在以太网光模块市场中占比64%。当前200G及以上光模块迅速放量，后续将成为增长主力。

市场格局变化：国内厂商已占据领先位置

国内光模块企业全球地位持续提升。10G时代以北美光模块厂商为主，40G时代，中际旭创和AOI崛起，2021年旭创和II-IV成为出货量 头部厂商。国产厂商崛起原因分析：（1）欧美日光模块厂商起步较早，专注于芯片和产品研发，部分厂商剥离低毛利的光模块业务，制造生产端产 能逐步向以中国为代表的发展中国家转移；（2）国内光模块厂商依托劳动力成本、市场规模以及电信设备商扶持等优势，在光模块封装、 测试等环节积累了大量实践经验，以中际旭创和新易盛为代表的国内厂商在竞争中取得份额突破，积极扩建产能；（3）云厂商采购模式 变化和封装工艺的变化，带来行业洗牌机会。

技术演进趋势：硅光子集成

硅光子技术意在提升光模块集成度。基于标准硅制造的硅衬底材料，利用半导体晶圆材料可延展特性，采用CMOS 等工艺应用于光电一体集成器件制造。其物理架构由硅衬底激光器、硅衬底光 电集成芯片、光纤等辅助物料封装构成。硅光技术的难点之一是集成激光器和调制器，PD各种被动器件，目前，相关技术主要包括独立激光器，混合集成， 异质集成，单片集成等。硅光模块市场空间：根据Yole预测，硅光模块市场将从2018年的约4.55亿美元增长到2024年的约40亿美元，复合年增长率达44.5%。硅光行业市场格局：Infinera是大规模InP PIC技术及产业的领导者；Intel、Luxtera等是硅基光子集成产业应用的引领者，Sicoya、 Rockley、Inphi、Acacia在硅基光电集成收发芯片的设计方面也较为领先，硅光模块封装环节依旧是传统光模块的封装厂商占主导。

AI驱动高速光模块迭代加快

AIGC等新场景：有望成为新一轮的云基建建设驱动力

AIGC等新应用场景的出现，成为未来云基建投资的重要推动力。数据中心作为流量的基石，算力的重要载体，核心受益于算力和流量 的扩张，近十年行业经历了几轮快速的发展增长，分别受益于移动互联网、疫情带来的线上流量增长等；随着AI等新应用场景的出现， 为行业赋予了新的增长动能，有望带动行业新一轮建设升级。

AI：无人机、自言语言处理以及计算机视觉为主要应用场景

人工智能主要利用数字计算机或者由数字计算机控制的机器，模拟、延伸和扩展人类的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结 果的理论、方法、技术和应用系统 。AI的核心技术主要包含：深度学习（DL）、计算机视觉（CV）、自然语言处理（NLP）和数据挖掘（DM）等， AI目前主要的应用场景包括：医疗、无人机、自然语言处理和计算机视觉与图像处理等。

通信行光模块行业研究

（报告出品方/作者：东北证券，史博文、刘云坤）

1. 光模块：光网络核心连接器件，深度受益算力带宽增长需求

1.1. 全光网络建设如火如荼，光通信产业链大有可为

我国通信网络建设当前正处于向绿色全光网迈进关键节点。通信网络是支撑我国数 字经济建设及经济社会进一步发展的关键性公共基础设施，其带宽、时延、连接能 力的提升是支撑满足 AIGC 爆发下大流量需求的必要条件。而与传统铜线相比，光 纤作为通信介质既可以显著提升网络传输速度，又能够降低能耗，符合国家绿色中 国战略要求。回顾我国固网通信接入领域发展历史，2010 年前主要以铜缆连接为主， 当时技术尚不成熟，速率低且距离受限。2010 年-2020 年为光纤网络逐步普及，渗 透率缓慢提升阶段，骨干网部分铜缆被光纤替代，光纤到户开始建设。2020 年至今 我国已较大程度实现光纤到户，进一步提速的双千兆战略正在建设，我国固定网络 建设正向 F5G 千兆光网的绿色全光网时代迈进。

光通信普及解决传统通信方式铜缆信号衰减、高能耗痛点。传统固网建设大都采用 铜线作为通信传输媒介，存在信号衰减快、能耗更高等缺点，此外铜作为国家战略 资源，自给率较低。根据中铝集团统计，我国铜精矿自给率从 2000 年的 43.25%降 至 2020 年的 22.8%，固网建设继续大量使用铜缆会进一步加剧铜矿供应短缺风险。而 F5G 千兆光网采用光纤作为介质，其原料二氧化硅易获得且使用寿命长，此外光 信号传输相比电信号传输衰减损耗及抗干扰能力更强。对家庭用户使用光纤网络相 对于铜线/同轴电缆的节能幅度可以达到 60-75%/70-85%，每户每天可节省电量达 0.15kWh。

1.2. 光模块是光通信网络中实现光电转换的核心部件

光通信在通信系统中不可或缺，应用范围有望持续拓展。光通信作为目前多种通信 方式中的一类，主要指以玻璃光纤为介质。光纤通信的通信系统，属于通信技术的 一种。因光纤传输的高速率低损耗优势在通信系统中广泛应用。目前电信系统组成 中的发射机、接收机、传输媒介以及模拟数字信号的转化过程中均需用到光通信技 术。随着全光网建设进程深入光通信将进一步提升在通信网络中的应用广度，光通信产业链处于长期成长周期。

光通信产业链：光芯片国产化潜力大，光模块世界领先深度受益 AI 需求爆发。光 通信光通信产业链主要包括上游的光芯片、光组件厂商，中游的光器件、光模块及 光通信设备厂商以及下游的客户三个环节。光通信设备主要应用在电信市场的运营 商网络建设及数据通信市场的互联网厂商的数据中心互联通信中。从各个环节来看， 光芯片环节价值量高，但尤其在高速光芯片领域由国外厂商主导，国内厂商从低速 光芯片开始逐步提升渗透率。光器件光模块领域，国内龙头中际旭创、新易盛、光 迅科技、天孚通信等已取得世界领先地位，已成为北美头部云厂商等客户重要供应 商，深度受益 AI 算力爆发带来的高速光模块需求，有望迎来业绩爆发式增长。光通 信设备环节我国华为、中兴、烽火等厂商均取得全球领先地位，国产化率较高。

光纤通信通过光电信号转换实现高速信息传输。光纤通信网络主要由发射机、中继 器、接收器及光纤光缆等部件组成。其中光发送机由光源、驱动电路等组成，光源 将输入信号由电信号转换为光信号，并通过连接器及耦合技术注入光纤线路在光纤 中通过折射传播。光中继器的作用为将经过长距离传输后受到损耗的微弱光信号通 过放大、整形等环节再生成一定强度的光信号，降低信号失真并保证通信质量。光 接收机由光探测器、放大器和相关电路组成，负责将从光纤线路输出的光信号转化 为电信号，并经过放大和后处理后恢复成发射前的电信号。

光模块目前以可插拔式为主，其结构构成中 TOSA 和 ROSA 为核心器件。光模块 集成了发射及接收数字或模拟信号的功能，通常以独立于网络外部的可插拔式为主， 也有网络芯片形式。一个典型光模块包含发射器、接收器、集成电路、射频电路、 数字控制及机械部件等部分。其中 TOSA（发射光组件/Transmitter Optical Subassembly）、ROSA（接收光组件/Receiver Optical Subassembly）及电路板是成本 占比最高的部件。而 TOSA 和 ROSA 作为发射和接收信号的关键器件，直接影响整 体光模块性能，其中 TOSA 主体为 VCSEL、DFB、EML 等激光器芯片，ROSA 主 体为 APD、PIN 等探测器芯片。一般光模块中光芯片成本占比在 30%-40%左右，而 高端高速光模块这一比例可以提升至 50%左右。

光模块技术演技路线方面，光模块技术迭代速率持续加快。从光模块行业技术演进 时间节点来看，2014 年-2018 年行业主要以 100G 光模块为主流产品，2020-2021 年 行业领先企业开始启动 400G/800G 光模块研发推进工作。在 AIGC 推动下，预计 800G 光模块在 2023 年开始小批量生产，下一代 1.6T 光模块预计 2025 年开始逐步 量产。

光模块技术集成化趋势不断提升以应对算力剧增带来的更高技术要求。AIGC 爆发 下大模型训练需求快速提升、算力及数据中心互联需求催生对于更高速率、更高性 能机低功耗的光模块产品需求。通过不断缩减光模块与交换机 ASIC 的距离，从而 一方面减少铜线的使用降低功耗、另一方面缩短使用铜线的传输距离而提高光纤传 输的距离占比从而提高整体光模块的传输速率。目前大规模应用的技术路线为可插 拔式光模块，技术成熟。主要通过 QSFP 连接器与交换机电路板连接，通过铜线与 交换机ASIC芯片传输数据。未来光模块会逐步集成到电路板上，并逐步缩进与ASIC 芯片的物理距离：OBO 板载光学为将收发模块通过插槽插到电路板上，该项技术 2015 年开始研发；近封装则是将光引擎插到承载交换机芯片的有机衬底上，光引擎 与交换机芯片距离缩减到 150mm，预计 2026 年左右时间点开始会有大规模应用；共封装技术下光学与交换机芯片距离进一步缩至 50mm，且通过TSV 技术完全集成， 2.5D 共封装技术成为主导时间点推测在 2032 年左右，3D 共封装完全继承时间点则 要更远。

从行业远期发展来看可插拔式光模块受限于能耗指数级增长，推动以 CPO 为主要 降低功耗技术路径的研发及商业化需求。根据 Science 杂志文章《Recalibrating global data center energy-use estimates》数据，全球数据中心能耗 2010-2018年仅增长了 8%， 外推到 2022-2023 年仅增长 2%-3%，主要原因在于云厂商将算力从企业级数据中心 向超大型数据中心转移提高效率、以及服务器级内存效率稳步提升。从能耗分布来 看，数据中心能源消耗主要来自于服务器和基础设施。随着数据中心 PUE 值降低及 效能比提升，服务器电力消耗逐渐成为主要部分。存储消耗占比也有较大提升但占 比较低，基础设施消耗占比逐渐下降。网络消耗占比一直处于较低水平， 2012/2018/2022 年数据中心网络侧用电占比分别仅有 1%/2%/3%。随着 800G 等高速 光模块渗透率提升，功耗将呈指数级增长，预计到 2028 年光学部分能耗在数据中心 占比将超过 8%，传统可插拔式光模块进一步提速将受到功耗急剧增长限制，而以 CPO 为代表的新兴技术相比可插拔式光模块可实现 25%-30%的功耗节省，CPO 技 术目前面临的挑战在于封装和低损耗光线互联，在技术成熟后可以大幅改善光模块 耗电情况，支撑数据中心数据传输带宽提升。

1.3. AIGC、云计算等驱动下数据流量爆发增长，算力需求及支出激增

人工智能、云计算、5G、大数据、元宇宙等新技术应用爆发下数据流量高速增长， 数据中心主导数据流量处理和交换。根据公开数据，2021 年全球产生数据流量为 20.8ZB，其中 99.04%（20.6ZB）为数据中心 IDC 产生的流量。其中数据中心内部、 数据中心与用户间、数据中心与数据中心间产生的流量分别为 14.7ZB、3.1ZB、2.8ZB。2016 到 2021 年全球数据中心流量从 6.8ZB 增至 20.6ZB，年复合增速 24.8%，而云 数据中心流量从 6ZB 增至 2021 年的 19.5ZB，年复合增速达 26.6%。在我国东数西 算、数字经济建设背景下对于核心算力基础设施数据中心的高吞吐及大带宽需求愈 发迫切。

数据流量爆发及 AIGC 驱动下，企业人工智能（AI）支出快速增长，中国智能算力 规模高速提升。根据 IDC 数据，全球企业 AI 投资从 2019 年的 612.4 亿美元增至2021 年的 924.0 亿美元，预计 2022 年增长 26.6%至 1170.0 亿美元，2025 年有望突 破 2000 亿元。AI 支出增速显著高于数字化转型投入增速。数字化进程推进下海量 数据增长使得我国算力基础设施建设快速发展。根据《2022-2023 年中国人工智能 计算力发展评估报告》，我国智能算力规模预计从 2021 年的 155.2EFLOPS 增至 2026 年的 1271.4EFLOPS，2021-2026 年年复合增长率达 52.3%，而同期通用算力规模从 47.7EFLOPS 增至 111.3EFLOPS，年复合增长率 18.5%。

大模型推动中国 AI 相关支出快速增长。根据 IDC 数据，2022 年中国 AI 市场规模 小幅低于预期，同比增长 17.9%，主要系疫情、经济形势及供应链等原因使得政企 客户市场服务器及存储系统采购放缓。到 2023 年随着 ChatGPT 大模型引领下的 AIGC、数字人、多模态大模型等需求爆发，增速有望回升，市场规模将达 147.5 亿 美元，到 2026 年将达 264.4 亿美元，2021-2026 年五年复合增长率超过 20%。细分 产品来看，AI 硬件占比超过一半；AI 软件受益于 NLP、CV 等大模型带来的性能提 升占比有望快速增长，预计到 2026 年中国 AI 软件市场规模将达到 76.9 亿美元，占 比 29%，较 2021 年提升 10 个百分点；AI 服务市场到 2026 年将达到 32.7 亿美元， 五年年复合增长率近 30%。细分市场来看，互联网云厂商等专业服务领域行业客户 仍是主要需求方，其次为地方政府、银行和通讯领域，预计到 2026 年占比分别为 29.3%、8.9%、7.8%和 7%。其中银行和地方政府增速最快，五年 CAGR 超 23%。

1.4. 电信侧光模块：前传、中后传向更高速率演化

5G 演进下前传带宽催生 50Gb/s 及更高速率光模块需求。通信领域前传光模块是连 接基带处理单元（BBU）与远端射频单元（RRU）/有源天线处理单元（AAU）的重 要构成部分。其速率不断演进从 2G 的 1.25Gbps、3G 的 2.5Gbps 到 4G 的 6/10Gbps， 传输距离包括 300m、1.4km 和 10km 等。5G 接入网下 AAU 天线数量将提升 8 倍， 空口带宽从 20MHz 升至 100MHz，同样 CPRI 方案下带宽需求将提升 40 倍。通过 eCPRI 切分方案将部分 BBU 部署在 AAU 上降低带宽需求从而使得目前 5G 前传接 口带宽需求为 25Gbps。未来随着 Sub 10GHz、毫米波等频段上逐步部署，天线和空 口数进一步增加，前传光模块速率将达到 50Gb/s，推动对更高速率光模块需求提升。

5G 中回传光模块有望提升对 400G 及 800G 高速光模块的需求。5G 中回传接入层 以环形拓扑为主，典型带宽需求为 10/25/50/100Gb/s，而随着高速率远距离传输的光 模块技术如 400Gb/s、30/40km 技术方案的成熟和 800Gb/s 光模块的演进升级，下一 阶段 5G 中回传光模块有望采用更高速率新型光模块技术方案。

1.5. 东西向流量推动数据中心架构不断演化，高速率低能耗成为数通光 模块发展趋势

传统数据中心结构不断优化，由传统三层分层模块化结构向更扁平易扩展的 CLOS 架构演进。传统企业数据中心一般采用分层模块化设计，传统大型数据中心通常呈 三层网络架构：1）接入层/机顶交换机：用于所有计算点的连接；2）汇聚层：汇聚 交换机与 Access 交换机相连接，具备网关、路由策略等功能、并部署有防火墙、负 载均衡等业务；3）核心层：核心交换机用于汇聚层的互联并实现数据中心与外部网 络的通信。早期数据中心数据流量大多为南北向流量（数据中心外客户端到数据中心服务器流量），三层架构可以实现较好的负载均衡。而随着东西向流量（数据中心 内部服务器之间的流量）占据主导地位，催生三层架构分层模块化转向 CLOS 架构， CLOS 架构又包括 Fat-Tree 胖树、Spine-Leaf 的架构，更加扁平更易于水平扩展。

交换芯片速率提升带动 800G 和 1.6T 高速率光模块需求增长。从目前数据中心光模块部署进度来看，2019-2020 年起亚马逊、谷歌、微软、Facebook 等北美头部云厂 商及科技企业的超大型数据中心内部互连已开始商用化部署 400Gb/s 光模块；而国 内数据中心节奏相对较慢，目前处于 100Gb/s 向 400Gb/s 的过渡正在大规模部署。此外，从数据中心交换芯片吞吐量历史演进来看，平局每两年速率提升一倍，预计 2023 年将达到 51.2Tb/s，2025 年之后达到 102.4Tb/s。交换芯片速率指数增长下 800Gb/s 和 1.6Tb/s 等更高速率将光模块需求有望逐步放量。

光通信在数据中心传输中逐步向短距离场景渗透。目前网络架构下机柜内部大部分 由铜线连接，随着 SerDes 速率提升解决速率限制瓶颈，铜线连接将向具备更大带宽 容量、更好电磁抗干扰性的光纤转移，从机架之间向板到板、芯片到模块以及新派 到芯片领域光学部件应用有望逐步提升。预计机柜顶交换机将同时具备数个用于向 下连接的可插拔接口以及向上连接的 CPO 节点。

数据中心互联下光模块向更高速率持续迭代，下一代 800G 光模块蓄势待发。数据 中心内部依据具体场景不同目前运用的光模块速率及技术不同。叶脊架构下数据中 心互联场景可以分为数据中心之间、脊-核心、叶-脊、TOR-叶、服务器-TOR、服务 器之间场景，除服务器与服务器间场景外其余场景互联均应用有光模块。预计随着 AI 带来的流量爆发驱动下，TOR-叶连接及之上的连接层级下一代均向 800G 速率转 换，光模块厂商迎来新一代技术带来增量需求。

数据中心内部互联数据流量（东西向流量）占比大，光模块向高速率、低功耗、低 成本和智能化方向演进。速率方面，提升驱动力主要来自交换芯吞吐容量和 Serdes 带宽提升，Serdes 是 ASIC 芯片与外界交换数据的基本单元，光端口带宽为 Serdes 带宽整数倍，如 100G CAUI4 端口包含 4 个 25G NRZ Serdes。功耗方面，400Gb/s 光模块早期功耗为 10~12W，预计随着技术进步长期功耗有望降低至 8~10W；目前 800Gb/s 光模块功耗为 16W 左右，此外光电共封装光引擎（CPO）技术也是未来发 展趋势，通过光引擎与交换芯片合封来降低互连 SerDes 功耗及成本能够降低光模块 未来随着速率提升而带来的功耗指数级增长。降低成本方面，主要通过调整机柜布 局、DAC 代替光缆、非相干方案长距离拓展等途径实现。智能化方面，AI、机器学 习、大数据技术赋能光模块健康度监控及故障预警等功能的增加也对光模块提出了 新的要求。

短期内技术成熟成本低的可插拔式光模块仍将为主流方案，未来 CPO 共封装模式 将逐步成为主流方案之一。预计 2024 年之前，可插拔式光模块仍将是市场主流技 术路线。其技术成熟、成本低，可以快速出货满足头部云厂商客户快速构建大模型 所需算力基础设施的激增需求。此外头部光模块厂商也于近几年相继推出板载光学 /共封装光学方案，目前处于渗透率提升、出货爬坡阶段，未来几年可插拔将与 CPO 路线共存，而随着 CPO 技术路线成熟、技术工艺进步带来成本降低下，预计 2030 年后 CPO 将凭借性能优势成为主流技术路线。

英伟达 A100、H100 GPU 为 AI 服务器普遍选择方案，A100 SurperPOD 架构下采 用 200G 光模块。当前英伟达 GPU 方案为 AI 服务器芯片主流，OpenAI 即用英伟达 H100 训练 ChatGPT。英伟达于 3 月推出算力更强的 A100 GPU 和 H100 GPU,算力 进一步提升行业领先优势明显，预计大模型厂商均将英伟达 A100 等为主要服务器 芯片方案。以 A100 为例，在英伟达 AI 数据中心架构解决方案 SuperPOD 中，每台 服务器配有 8 块 A100 GPU，每个 SuperPOD 共有 140 个 A100 服务器 170 个 200G InfiniBand 交换机，此外每台 DGX A100 配有 8 个 200Gbps 的高速计算网和 2 个 200Gbps 的高速存储网。每台交换机 40 个 200G 端口，则 170 个交换机共有 6800 个端口，考虑端口冗余下 70%-80%的端口利用率，则共 4760-5440 个 200G 光模块 需求，SuperPOD 共 1120 块 A100 GPU，则英伟达解决方案下 GPU 与光模块数量之 比为 1：4.25-4.86。

AI 推算类大模型带来算力需求为光模块带来的市场空间增量约为 6%-10%。依据 集邦咨询推测，类 ChatGPT 大模型训练及推理运营所需算力合计约为 30000 块英伟 达 A100 GPU；假设按照英伟达 SuperPOD 方案，根据上述测算，GPU 与光模块数 量之比为 1：4.25-4.86，取 4.5 计算。假设保守/中性/乐观情境下，类 ChatGPT 大模 型数量分别有 15/20/25 个，200G 光模块单价为 200 美元，则最后得出在保守/中性/ 乐观情景下 AI 服务器及数据中心带来的光模块增量市场空间分别为 4.05/5.40/6.75 亿美元；根据 Yole 数据，2021 年全球数通光模块市场空间约 59 亿美元，2021-2027 年 CAGR 为 19%，按照 2022 年增速 20%测算，则 2022 年全球数通市场规模约为 71 亿美元。AI 大模型带来的数据中心光模块增量在保守/中性/乐观情景下分别为 6.4%/8.5%/10.6%。

2. 需求端：AI 驱动高速光模块增量快速增长

2.1. 互联网/云厂商数通需求逐步成为主导，AI 驱动资本开支有望反弹

AI 推动下互联网厂商资本开支有望迎来拐点。光模块行业景气度与下游应用客户 通信运营商及互联网内容提供商的资本支出情况高度相关。根据统计测算，2015 年 以来通信运营商资本开支整体增长幅度不大，2021Q3、Q4 因国外运营商 5G投资加大有所增长。互联网厂商则为应对数据流量持续增长带来的服务需求不断加大资本 投入，2015Q1 互联网内容提供商（ICP）的资本开支占比不足 20%，至 2022Q4 占 比已超过 50%。从季度增速来看，ICP 资本支出增速长期大幅快于 CSP，但二者在 22 年均受疫情及经济影响逐季度下滑。而 OpenAI 的 ChatGPT 大模型的推出催生各 厂商加大大模型投入，ICP 资本开支增速有望回升。

运营商资本开支整体变化幅度不大，全球及我国运营商资本开支 2022 年受疫情及 经济影响有所下行。从历史趋势来看，全球头部通信运营商季度资本开支整体稳定 在 400-450 亿美元水平，因代际移动网络建设存在一定周期性。2022 年下半年资本 开支因 2021 年下半年支出较高而出现较大降幅。主要系 21 年下半年我国运营商 5G、算力等相关资本开支达到高峰所致，2021 年第三、四季度我国运营商资本开支 同比增速分别达到 27.8%、25.6%，高基数使得 2022 年三、四季度我国三大运营商 资本开支分别同比下滑 17.5%、8.9%。进入 2022 年我国运营商 5G 建设及资本开支 节奏开始放缓，预计未来随着产业数字化投入加大，整体运营商资本开支增速保持 平稳水平，电信市场光模块需求保持稳健。

大模型带来竞争态势下头部互联网云厂商资本开支增速有望回暖。互联网厂商因流量需求激增不断扩张资本开支，我们测算全球 top15 互联网云厂商单季度资本开支 从 2015 年第一季度的 99 亿美元增至2022 年第四季度的 500 亿美元，增速远超 CSP 资本开支增速。2020 年左右因疫情加大线上办公及流量需求，ICP 资本开支处于阶 段性上行周期，其中 2020 年第四季度资本开支同比增速达 47.2%。2022 年我国放 开管控后短期内宏观经济不景气、消费萎靡，致使头部互联网厂商因业绩不佳纷纷 裁员削减资本开支。全球 ICP 资本开支增速 2022 年四个季度分别下滑至 30.5%、 16.4%、13.2%和 9.5%，增速逐季度明显放缓。随着 OpenAI ChatGPT、微软 Copilot 等大模型及应用提出，AIGC 将成为下一阶段科技公司的核心竞争力，预计北美及 中国头部云厂商均将加大相关资本开支投入，行业景气度有望边际好转。

2.2. AI 驱动下光模块市场增速有望迎来反转

2027 年全球光模块市场空间将达到 247 亿美元，数通领域增速更快。根据 Yole 数 据预测，2021 年全球光模块市场空间约 102 亿美元，至 2027 年将增至 247 亿美元， 年复合增长率达 16%。其中数通市场受到 AIGC、云计算等驱动需求增长更快，市 场规模从 2021 年的 59 亿美元增至 2027 年的 168 亿美元，2021-2027 年 CAGR 为 19%。数通市场细分来看，CPO/OBO 光模块增速最快，以太网光模块市场空间最大。预计以太网光模块市场空间从 2021 年的 49 亿美元增至 2027 年的 142 亿美元， CAGR 为 20%；预计 AOC/EOM 光模块市场空间从 2021 年的 10 亿美元增至 2027 年的 21 亿美元，CAGR 为 15%；预计 CPO/OBO 光模块市场空间随着逐步大规模应 用快速提升，从 2021 年的 1500 万美元增至 2027 年的 5 亿美元，CAGR 高达 84%。而电信市场规模从 2021 年的 43 亿美元增至 2027 年的 79 亿美元，2021-2027 年 CAGR 为 8%。电信市场细分来看，波分复用光模块占比最大且增速最快，是电信市 场光模块主要增量来源，预计波分复用光模块市场规模从 2021 年的 25 亿美元增至 2027 年的 58 亿美元，CAGR 为 14%，而 PON/无线前传/无线中后传光模块市场空 间预计从 2021 年的 10/9/2 亿美元变为 2027 年的 12/7/2 亿美元，CAGR 分别为 2%/- 5%/0%。

光模块行业市场 19 年起受益 5G 建设及云厂商 IDC 建设反转，2023 年需求减弱增 长承压，2024/2025 年有望恢复快速增长。2019 年底，DWDM、以太网及无线前传 光模块需求开始爆发，2020 年及 2021 年疫情导致的居家上学及居家办公进一步加 速了需求增长。根据 Lightcounting 数据及我们预测，2020/2021/2022 年全球光模块 市场空间增速分别为 17%/10%/14%，增长稳健，而 2023 年受全球经济下行影响北 美云厂商资本开支削减导致光模块出货受到较大影响。预计 2024/2025 年随着行业 库存消耗出清及 AI 需求带动新一代高速光模块放量，光模块市场景气度有望回暖， 光模块行业有望重回高速增长轨道。DWDM 及以太网光模块仍将主导市场增长。

从行业季度发展维度来看，电信及数通客户削减开支使得 22 年 Q4 需求边际减少， AI 有望打开行业长期新增量空间。根据 Lightcounting 数据，从季度来看，2022 年 第四季度全球光模块市场空间因电信运营商及云厂商削减资本开支而同比环比均 下滑。其中 FTTx 光模块出货超预期，主要系政府持续推进光网络及数字经济建设。此外在 ChatGPT 等大模型催化下，AI 基础设施建设投资也将迎来高峰。

流量宽带增长下 100G、400G 光模块出货量成为主要出货增量。根据 Yole 数据， 2022 年所有光模块出货量约为 8500 万只，其中 10G、100G 光模块出货量最大。需 求端来看，新建数据中心的高带宽低时延要求、直播 UHD 视频流量快速增长、 AR/VR 及车联网等联网设备对于带宽时延的高标准需求使得对于数据中心的高速 连接需求持续。高速光模块逐渐实现对低速光模块的替代，预计未来 100G 光模块 出货量仍将保持增长，而 10G 光模块出货量开始下滑。此外 400G 光模块将持续快 速放量，800G 光模块 2023 年起将逐步起量。预计到 2026 年全球光模块出货量将 达 1.5 亿只左右。

2026/2032 年全球数通光模块市场规模将增至 151/281 亿美元， CPO 光模块逐步迎 来放量增长，行业整体仍以传统以太网可插拔光模块为主要产品。根据 Yole 数据， 2020 年全球数通市场光模块市场空间为 53 亿美元，到 2026/2032 年分别增长至 151/281 亿美元，CAGR 分别为 19%/15%。其中以太网光模块仍将是数据中心主要 需求增长来源，将从 2020 年的 44 亿美元增至2026/2032 年的 126/223 亿美元，20- 26CAGR 和 26-32CAGR 分别为 19%和 11%。采用共封装光学的光模块将随着技术 成熟度提升及成本降低逐步大规模应用。2020 年 CPO 光模块市场空间约 600 万美 元，至 2026/2032 年将增至 3/22 亿美元，20-26CAGR 和 26-32CAGR 分别达 104% 和 19%。

从产品速率技术维度来看，中期 1.6T、长期 3.2T 光模块将成为数通领域 CPO 市场 主要增量，数据处理领域光学 I/O 率先放量。根据 Yole 数据预测，2025 年之之前 CPO 市场主要为 1.6T 光引擎率先应用，2025 年之后随着速率迭代 3.2T 光引擎快速 提升份额，1.6T 份额逐步下降，2030 年 6.4T 开始放量，整体市场空间快速增长。整体 CPO 市场空间预计从 2022 年的 3800 万美元增至 2028 年的 1.37 亿美元，至 2033 年将达 26 亿美元；2022-2028 年 CAGR 为 24%，2028-2033 年 CAGR 为 80%。细分技术路径来看，用于 AI/ML 的 HPC 的光学互联接口方案将快速放量，预计市 场空间将从 2022 年的 500 万美元增至 2028/2033 年的 1.16/23 亿美元，2022-2028 年 CAGR 和 2028-2033 年 CAGR 分别为 68%/81%。而网络连接端 CPO 目前技术尚未 成熟，成本高昂，产业链仍需建设完善，仍有一定不确定性，放量节奏比处理端要 慢一些。2027 年起 EOI 和 NPO 技术将被更成熟的 CPO 技术取代。预计用于网络连 接的 CPO 光模块产品将从 2022 年的 600 万美元增至 2028/2033 年的 0.21/2.87 亿美 元，2022-2028 年 CAGR 和 2028-2033 年 CAGR 分别为 41%/69%，保持高速增长。

光模块技术迭代迅速，价格年降趋势显著。光模块迭代速率较快，新产品推出后会 使得老产品价格迅速下降。新一代产品推出后随着出货量增加产品良率不断提升及 成本摊薄使得降价空间较大，同时新产品导入初期竞争激烈，因此光模块新品问世 初期 2-3 年价格往往降幅较大，后续降幅有所收窄。根据 Yole 数据，2022 年 100G/400G/800G 光模块平均价格分别约为 140/600/900 美元左右。随着工艺成熟及 技术进步，到 2026 年，100G 光模块单价将降至 60 美元左右，而 400G/800G 光模 块将降至 2-300 美元区间。

光模块成本中 TOSA 及 ROSA 是核心原材料部件，400G 光模块电路板成本占比显 著提升。光模块主要由 TOSA、ROSA、电路板等组成，其售价包含 TOSA、ROSA、 电路板、组装成本、制造成本及毛利等。根据 Yole 拆解报告，100G 光模块技术更 为成熟，且相对速率低，组装、制造成本及电路板成本较低，因而毛利较高；而 400G 光模块受良率限制报废成本较高，此外电路板成本占比显著提升，制造成本略微增 加，整体毛利率略低。

2.3. 中国龙头厂商市场份额排名行业前列，具备世界竞争力

中国光模块厂商凭借本土化用工成本优势快速成长，市场竞争力和份额稳步提升， 具备世界一流竞争实力。光模块市场因下游客户较分散且产品种类繁多，竞争较为 激烈。光模块厂商参与者众多，竞争格局较为分散。国内厂商经过工艺累积赶超国 外厂商后凭借人工成本优势逐步提升市场份额，尤其中际旭创数通领域市占率已达 世界一流水平。据 Yole 数据，国内头部厂商市场份额及排名稳步提升。2018 年，中 际旭创、光迅科技、海信宽带光模块市场份额排在 3、5、6 位；2019 年光迅科技、 中际旭创、海信宽带分列 4、5、6 名；2020 年中际旭创、海信宽带、光迅科技市场 份额提升，分列 3、4、5 名。2021 年收购了 Finisar 的 II-VI 市场份额 12%排名第一；中际旭创份额 11%排名第二，与龙头差距进一步缩小；海信宽带和光迅科技市场份 额均为约 8%，列三、四名，思科 7%市场份额排名第五。

根据 Lightcounting 公布数据，2021 年中际旭创光模块出货量与 II-VI 并列第一。依据另一大光通信领域权威第三方研究公司 Lightcounting 数据，2021 年中际旭创 光模块市场份额已追平 II-VI，并列第一。华为、海信宽带、新易盛、光迅科技分列 2、4、6、7 位；前十大厂商中中国厂商数量由 2010 年的 1 家（WTD 武汉电信器件 有限公司）增至 2021 年的 5 家，已经占据半壁江山，光通信领域中国企业竞争优势 不断体现，市场份额持续提升。

国内光模块公司世界领先，率先受益 AIGC 需求，业绩有望较快反转。从数通市场 光通信产业链上下游来看，仅光模块领域中国企业具备较高市场份额和国际竞争力。在以 InP 衬底平台的光通信产业链中，衬底、外延、组件制造由国外 AXT、II-VI、 Lumentum、博通等公司主导。中国企业在光模块行业具备显著优势。其中中际旭创、 华工正源专注于模块生产，而新易盛、光迅科技同时从事组件生产。随着 AIGC 催 化下大模型训练竞赛开展，我国光模块、光器件、光芯片等光通信公司将深度受益 AI 带来的增量需求。其中光模块公司世界竞争优势明显，直接供货北美云厂商，业 绩率先受益；光芯片公司则有望突破高端光芯片，逐步实现国产替代。

3.重点公司分析

3.1. 中际旭创：数通光模块龙头，率先受益北美云厂商 AI 增量需求

数通市场光模块龙头，深度受益 AI 增量需求。据 Lightcounting 数据，公司 2021 年 全球光模块市场份额与 II-VI 并列第一。此外 Omdia 报告也显示，公司 2021 年市场 份额 10%高居第二，且份额提升最多，市占率提升超 1%，主要系 200G、400G 光模 块产品向云厂商数据中心供货量增加。在 AI 大模型浪潮下，公司作为数通市场光 模块龙头企业，有望率先供货享受 AI 带来的市场增量，同时公司于泰国设立工厂， 针对性保障海外客户交付需求，有望维持业绩快速增长，持续提升市场份额。

800G 光模块实现量产出货，供货节奏走在市场前列。公司具备 800G OSFP 和 800G QSFP-DD 两种产品，且均包括 4×200 和 8×100 架构以及硅光短距离传输方案，产 品布局较早成熟度高。根据公司投资者互动平台最新披露，公司 800G 硅光模块已 经量产出货并持续上量中。进一步印证公司龙头地位，800G 光模块订单落地出货有 望为公司带来新一轮高速增长动能。

3.2. 新易盛：并购外延布局硅光，高速光模块领域快速成长

800G 光模块小批量出货，高速光模块领域发力市场份额快速提升。公司成功推出OSFP-DD 800G 光模块和 OSFP 800G 光模块等 800G 产品，且已实现向客户的小批 量出货，向高速光模块领域的升级转型进度不断拓展，高速率光模块收入占比持续 提升，将充分受益 AI 数据中心带来的增量需求。根据 Yole 数据，公司 2020 年市场 份额排名第 11；而 2021 年根据 light counting 数据，2021 年公司市场份额排名第 7， 市场份额快速提升，成效显著。

收购 Alpine 深化全球布局，扩充产品矩阵提高核心竞争力。2022 年公司完成对海 外参股公司 Alpine 收购，进一步提升公司在硅光模块、相干光模块以及硅光子芯片 技术领域竞争力。此外公司还推出了基于薄膜铌酸锂调制器技术的 800G 光模块产 品、低功耗 400G QSFP-DD DR4 光模块以及 400G ZR/ZR+相干光模块等多个产品， 产品矩阵完善，覆盖光通信下游各行业领域，有望在高速率光器件行业持续提升品 牌优势和影响力，进一步提升市场份额。

3.3. 源杰科技：国产光芯片领军企业

深度耕耘激光器芯片领域，IDM 模式全流程自主可控。公司主营产品为 2.5G、10G、 25G 及更高速率激光器芯片，主要应用于光纤接入、移动通信网络及数据中心等场 景。经多年耕耘公司已成功建立成熟的 IDM 全流程业务体系，更适用于注重工艺成 熟、稳定及可靠性的激光器芯片领域，同时芯片设计与晶圆制造过程联系更加紧密， 反馈测试周期短，有助于进一步优化改良，助力公司产品不断推陈出新。公司已形 成了“两大平台”和“八大技术”的先进生产制造工艺，可实现激光器芯片高速调 制、高可靠性、高信噪比等性能优化及良率提升、封装简化等成本降低，产品性价 比及竞争力不断提升。

产品性能优质行业认可度高，客户资源丰富市占率国内领先。在 2.5G 及 10G 激光 器芯片国产化程度较高领域，公司提供全波段、多品类产品及低成本集成方案差异 化竞争；在 25G 及更高速率领域，公司率先实现大批量供货。根据 C&C 数据，2020 年公司对外磷化铟半导体激光器芯片对外销售国内第一，其中 10G、25G 出货量国 内均列第一名。根据 ICC 数据统计，公司 2021 年全球 10G DFB 激光器芯片出货份 额占比 20%，排名首位。公司各类产品已实现向国际前十大及国内主流光模块厂商 海信宽带、中际旭创、博创科技的批量供货，竞争地位行业领先。此外公司 100G PAM4 EML 芯片研发进度顺利，有望实现高端光芯片领域国产化进一步突破。

AIGC 行业高景气度持续催化，拓展布局激光雷达等新应用场景。高速光芯片作为 光电信号转换的基础元件，直接影响光通信系统传输效率，是现代高速通讯网络的 核心之一。随着 OpenAI GPT-4、微软 Copilot、百度文心一言等革命性 AI 产品相继 问世，算力和数据需求将大幅增长，云计算、数据中心等算力网络基础设施建设有 望提速，公司作为行业上游稀缺的国内光芯片龙头有望深度受益。此外公司积极拓 展 1550 车载激光雷达芯片、甲烷传感器激光芯片等新兴领域，业务边界不断拓展。

3.4. 光迅科技：光器件模块整体解决方案领先供应商

行业领先的光电器件一站式服务提供商。公司产品涵盖全系列光模块、无源光器件 /模块、光波导集成器件、光纤放大器等多光电子领域产品，同时具备有源和无源芯 片、光集成器件进行系统性、战略性研究开发能力，在电信、数通领域构筑综合解 决方案能力壁垒，供货全球 TOP10 通信运营商及互联网厂商。公司 800G 光模块产 品已经送样，根据 Yole 数据公司 2021 年光模块市场份额 8%，排名第四。

产品品类丰富具备芯片到系统的垂直集成能力，关注公司在激光雷达领域的研发探 索。公司产品按应用领域可分为传输类、接入类、数据通信类，涵盖光电子器件、 模块和子系统产品，产品矩阵丰富。公司具备从底层芯片到子系统的垂直集成能力 及光芯片、耦合封装、硬件、软件、测试、结构和可靠性七大技术平台。此外公司 积极探索激光雷达光源市场。预计公司有望凭借激光器光源及系统整合的能力优势 在激光雷达光源领域实现突破，拓展新市场打造新增长点。

3.5. 天孚通信：高速光引擎开始交付，CPO 产业链核心供应商

高速光引擎项目实现交付，CPO 产业链核心供应商。公司面向 5G 及数据中心的高 速光引擎建设项目 2022 年开始批量生产并为客户批量交付；400G/800G 光模块配 套光器件已实现对供给数据中心客户的批量出货。高速光引擎作为共封装光学 CPO 路径采用的核心技术之一，，在 AI 算力爆发下是能够帮助解决光模块功耗指数级增 加的痛点，随着相关产业链逐步完善及技术成熟度提升，长期来看 CPO 方案有望成 为光模块主流技术路径，公司作为光引擎重要供应山尽享 CPO 渗透率提升红利。

激光雷达、医疗检测等新领域不断拓展，光器件送样旨在打开新成长空间。天孚通 信依托成熟的光器件研发平台和在材料、元器件、设计、继承封装等领域的丰富经 验向激光雷达、医疗检测等新兴领域拓展。公司激光雷达用光器件产品小批量认证 顺利，持续优化工艺做好量产供货准备。此外公司也为医疗检测客户提供配套新产 品。随着新产品顺利导入客户供应体系实现放量，公司有望开辟第二增长引擎。

光模块的工作原理

光模块（Optical Modules）作为光纤通信中的重要组成部分，是实现光信号传输过程中光电转换和电光转换功能的光电子器件。

光模块工作在OSI模型的物理层，是光纤通信系统中的核心器件之一。它主要由光电子器件（光发射器、光接收器）、功能电路和光接口等部分组成，主要作用就是实现光纤通信中的光电转换和电光转换功能。光模块的工作原理如图 光模块工作原理图所示。

发送接口输入一定码率的电信号，经过内部的驱动芯片处理后由驱动半导体激光器（LD）或者发光二极管（LED）发射出相应速率的调制光信号，通过光纤传输后，接收接口再把光信号由光探测二极管转换成电信号，并经过前置放大器后输出相应码率的电信号。

光模块工作原理图

光模块的外观结构

光模块的种类多种多样，外观结构也不尽相同，但是其基本组成结构都包含以下几部分，如图 光模块的外观结构（以SFP封装举例说明）所示。

光模块的外观结构（以SFP封装举例说明）

表1-1 光模块各个结构的说明

 

结构	说明
1．防尘帽	保护光纤接头、光纤适配器、光模块的光接口以及其他设备的端口不受外部环境污染和外力损坏。
2．裙片	用于保证光模块和设备光接口之间良好的搭接，只在SFP封装的光模块上存在。
3．标签	用于标识光模块的关键参数及厂家信息等。
4．接头	用于光模块和单板之间的连接，传输信号，给光模块供电等。
5．壳体	保护内部元器件，主要有1*9外壳和SFP外壳两种。
6．接收接口（Rx）	光纤接收接口。
7．发送接口（Tx）	光纤发送接口。
8．拉手扣	用于拔插光模块，且为了辨认方便，不同波段所对应的拉手扣的颜色也是不一样的。

 

光模块有哪些关键性能指标

如何衡量光模块的性能指标呢？我们可以从以下几个方面来读懂光模块的性能指标。

光模块发送端

平均发射光功率

平均发射光功率是指光模块在正常工作条件下发射端光源输出的光功率，可以理解为光的强度。发射光功率和所发送的数据信号中“1”占的比例相关，“1”越多，光功率也越大。当发送机发送伪随机序列信号时，“1”和“0”大致各占一半，这时测试得到的功率就是平均发射光功率，单位为W或mW或dBm。其中W或mW为线性单位，dBm为对数单位。在通信中，我们通常使用dBm来表示光功率。

消光比

消光比是指全调制条件下激光器在发射全“1”码时的平均光功率与全“0”码时发射的平均光功率比值的最小值，单位为dB。如图1-3所示，我们在将电信号转换为光信号时，是由光模块发射部分的激光器按照输入的电信号的码率来转换成光信号的。全“1”码时的平均光功率即表示激光器发光的平均功率，全“0”码时的平均光功率即表示激光器不发光的平均功率，消光比即表征0、1信号的区别能力，因此消光比可以看做一种激光器运行效率的衡量。消光比典型的最小值范围为8.2dB到10dB。

激光器工作示意图

光信号的中心波长

在发射光谱中，连接50℅最大幅度值线段的中点所对应的波长。不同种类的激光器或同一种类的两个激光器，由于工艺、生产等原因都会有中心波长的差异，即使同一激光器在不同条件下也可能会有不同的中心波长。一般，光器件和光模块的制造商，提供给用户一个参数，即中心波长（如850nm），这个参数一般会是一个范围。目前常用的光模块的中心波长主要有三种：850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段。

为什么定义在这三个波段呢？这与光信号的传输介质光纤损耗有关。通过不断研究实验，人们发现光纤损耗通常随波长加长而减小，850nm损耗较少，900 ~ 1300nm损耗又变高了；而1310nm又变低， 1550nm损耗最低，1650nm以上的损耗趋向加大。所以850nm就是所谓的短波长窗口，1310nm 和1550nm就是长波长窗口。

光模块接收端

过载光功率

又称饱和光功率，是指光模块在一定的误码率（BER=10-12）条件下，接收端组件所能接收的最大输入平均光功率。单位是dBm。

需要注意的是，光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象，当出现此现象后，探测器需要一定的时间恢复，此时接收灵敏度下降，接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象。简单的说，输入光功率超过的了这个过载光功率，可能就会对设备造成损害，在使用操作中应尽量避免强光照射，防止超出过载光功率。

接收灵敏度

接收灵敏度是指光模块在一定的误码率（BER=10-12）条件下，接收端组件所能接收的最小平均输入光功率。如果发射光功率指的发送端的光强度，那么接收灵敏度指的就是光模块可以探测到的光强度。单位是dBm。

一般情况下，速率越高接收灵敏度越差，即最小接收光功率越大，对于光模块接收端器件的要求也越高。

接收光功率

接收光功率是指光模块在一定的误码率（BER=10-12）条件下，接收端组件所能接收的平均光功率范围。单位是dBm。接收光功率的上限值为过载光功率，下限值为接收灵敏度的最大值。

综合来讲，就是当接收光功率小于接收灵敏度，可能无法正常接收信号，因为光功率太弱了。当接收光功率大于过载光功率时，可能也无法正常接收信号，因为存在误码现象。

综合性能指标

接口速率

光器件所能承载的无误码传输的最大电信号速率，以太网标准规定的有：125Mbit/s、1.25Gbit/s、10.3125Gbit/s、41.25Gbit/s。

传输距离

光模块可传输的距离主要受到损耗和色散两方面受限。损耗是光在光纤中传输时，由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失，这部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散。色散的产生主要是因为不同波长的电磁波在同一介质中传播时速度不等，从而造成光信号的不同波长成分由于传输距离的累积而在不同的时间到达接收端，导致脉冲展宽，进而无法分辨信号值。

在光模块色散受限方面，其受限距离远大于损耗的受限距离，可以不做考虑。损耗限制可以根据公式：损耗受限距离=（发射光功率-接受灵敏度）/光纤衰减量 来估算。光纤的衰减量和实际选用的光纤强相关。

有哪些常见的光模块种类

按速率分类

为了满足各种传输速率的需求，产生了不同速率的光模块：400GE光模块、100GE光模块、40GE光模块、25GE光模块、10GE光模块、GE光模块、FE光模块等。

按封装类型分类

传输速率越高，结构越复杂，由此产生了不同的封装方式。华为交换机适用的封装类型有：QSFP-DD、QSFP28、QSFP+、SFP28、SFP/eSFP、SFP+、CXP、CFP等。

按模式分类

光纤分为单模光纤、多模光纤。为了使用不同类别的光纤，产生了单模光模块、多模光模块。

单模光模块的中心波长一般是1310nm、1550nm，与单模光纤配套使用。单模光纤传输频带宽，传输容量大，适用于长距传输。

多模光模块的中心波长一般是850nm，与多模光纤配套使用。多模光纤有模式色散缺陷，其传输性能比单模光纤差，但成本低，适用于较小容量、短距传输。

注意：使用长距光模块，其发送光功率一般大于过载光功率，因此需要关注光纤长度，保证实际接收光功率小于过载光功率。如果光纤长度较短，使用长距光模块时需要配合光纤光衰（光纤每单位长度上的衰减值，单位为dB/km）使用，以避免烧坏对端光模块。

按中心波长分类

光模块的工作波长是一个范围，为了方便描述使用中心波长这个参数，单位是纳米（nm）。

为了支持光信号传输使用不同的光波段，产生了不同中心波长的光模块，比如：850nm、1310nm、1550nm的光模块等。‍

按颜色分类

彩色光模块与其它类型的光模块的最大的区别是中心波长不同：

一般光模块的中心波长有850nm、1310nm和1550nm三类，中心波长比较单一，我们称该类光为“黑白光”或者“灰光”。

彩色光模块承载了若干不同中心波长的光，所以交集起来是五颜六色的，我们称该类光为“彩光”。

彩色光模块分为粗集波光模块（CWDM）和密集波光模块（DWDM）两种。在同一波段下，密集波光模块的种类更多，所以密集波光模块对波段的资源利用更充分。中心波长各异的光在同一根光纤中可以互不干涉的传输，因此，通过无源合波器将来自多路彩色光模块不同中心波长的光合成一路进行传输，远端则通过分波器根据不同的中心波长将光分出多路，有效的节省了光纤线路。彩色光模块主要应用于长距离的传输线路。

 

分类	SFP-GE-LH40-SM1310	SFP-10G-ER-1310	QSFP-40G-LR4	QSFP-100G-CWDM4	QSFP-DD-400G-SR8
速率	GE	10GE	40GE	100GE	400GE
封装类型	eSFP	SFP+	QSFP+	QSFP28	QSFP-DD
模式	单模	单模	单模	单模	多模
中心波长（nm）	1310	1310	1271、1291、1311、1331	1271、1291、1311、1331	850
颜色	黑白光	黑白光	黑白光	彩色	黑白光

 

如何看懂光模块的命名

 

标号	含义
A	表示光模块的封装类型，主要有： SFP/eSFP SFP+ SFP28 QSFP+ CXP CFP QSFP28 QSFP-DD
B	表示光模块的速率，主要有： FE GE 10GE 25GE 40GE 100GE 400GE
C	表示光模块的传输距离类型，其中： SX：短距 LX：中距 LH：长距
D	表示光模块的传输距离，单位为km。
E	表示光模块的器件类别，其中： SM：单模 MM：多模
F	表示光模块的中心波长，单位为nm。

 

光模块失效的主要原因及防护措施

光模块在应用中必须有规范化的操作方法，任何不规范的动作都可能造成隐性的损伤或者永久的失效。欢迎关注公众号：网络工程师阿龙‍

光模块失效的主要原因

光模块失效的主要原因是ESD损伤导致的光模块性能变差，以及光口污染和损伤引起的光链路不通。光口污染和损伤的原因主要有：

光模块的光口暴露在环境中，光口有灰尘进入而污染。

使用的光纤连接器端面已经污染，光模块的光口被二次污染。

带尾纤的光接头端面使用不当，比如：端面划伤等。

使用了劣质的光纤连接器。

如何有效的防护光模块失效，主要分为ESD防护和物理防护两种。

ESD防护

ESD损伤是造成光器件性能变差、甚至器件光电功能丧失的一个主要问题。另外ESD损伤的光器件不易测试筛选，若失效很难快速地定位出来。

测试设备或者应用设备必须有良好的接地线。

说明：严禁为方便安装，光模块从防静电包装被取出随意堆放，不做任何防护，犹如废品回收站。

物理保护

光模块内部激光器以及温度控制电路（TEC）较为脆弱，收到撞击后容易断裂或脱落，因此在运输和使用过程中都应注意物理防护。

光口沾污物用清洁棉棒轻擦即可，非专用清洁棒可能对光口造成损伤，清洁棉棒使用时用力过大可能导致棉棒中金属划伤陶瓷端面。

光模块的插入和拔出设计都以人手工操作模拟，推力与拉力设计也是模拟人工操作，安装与拆卸过程中不得使用器具类进行。

操作说明

光模块应用时注意轻拿轻放，防止跌落；

光模块插入时用手推入，不能使用其他金属工具进行；拔出时，先将拉环打开到解锁位置再拉拉环，不能使用其他金属工具进行。 

光口清洁时要使用专用清洁棉棒，不能使用其他金属物质插入光口中。

AI算力——光模块CPO

CPO，英文全称Co-packaged optics，共封装光学。

CPO是将交换芯片和光引擎共同装配在同一个Socketed（插槽）上，形成芯片和模组的共封装。通过这种封装方式，不仅能够解决超高算力后光模块数量过载等问题，并且交换芯片和光模块间的距离能够显著缩短，使得高速电信号能够高质量的在两者之间传输。伴随着液冷板降温等方案降低功耗，CPO技术可以实现高算力场景下的低能耗、高能效。

传统连接方式是Pluggable（可插拔），光引擎是可插拔的光模块，通过SerDes通道，送到网络交换芯片（AISC）。NPO是将光引擎和交换芯片装配在同一块PCB基板上。CPO是将交换芯片和光引擎共同装配在同一个Socketed（插槽）上，形成芯片和模组的共封装。由此可看出，CPO是终极形态，NPO是过渡阶段。

三个阶段：Pluggable—>NPO—>CPO

CPO技术的背后，其实就是现在非常热门的硅光技术。硅光是以光子和电子为信息载体的硅基光电子大规模集成技术。简单来说，就是把多种光器件集成在一个硅基衬底上，变成集成“光”路，是一种微型光学系统。

硅光光模块市场规模超预期的首要原因是英特尔2018年开始积极推广基于硅光的100G CWDM4光模块，通过低价格获得了可观的市场份额。同时Cisco和华为等设备厂商也开始大量采用自产的硅光相干光模块。

首选应用于可插拔光模块，硅光市场规模有望持续增长

客户用近十年的时间才熟悉硅光技术，并认识到磷化铟和砷化镓光学器件在速度、可靠性和与CMOS电子器件集成方面的局限性。易于与CMOS电子器件集成是硅光技术的关键优势，这对于CPO器件来说显而易见，对于带有PAM4或相干DSP芯片的可插拔光模块也是同样重要。Acacia和Cisco均发布了集成CMOS DSP和硅光PIC技术的可插拔光模块。

薄膜铌酸锂调制器有望在800ZR市场进入收获期

2017-2021年，基于铌酸锂的传统光模块的销售额急剧下降，但基于新型薄膜铌酸锂调制器的产品有可能在未来5年内获得市场认可，从而在2024-2027年维持基于该技术的光模块的销售额。新型薄膜铌酸锂技术提供更低的光损耗和更高的最大调制频率，有望提供超过300Gbaud的最大数据速率。薄膜铌酸锂进入400ZR/ZR+市场为时已晚，但有望在800ZR市场进入收获期。

未来 CPO 集成化之后，目的是将光调制器，和电处理器集成在一起，达到减少功耗同时加快信号传输的目的。做成硅光芯片。主要有两种光材料路线，V 族镓和薄膜铌酸锂。

硅光芯片中的硅，及氮化硅晶圆，光，则是指的 V 族镓晶圆或者薄膜铌酸锂晶圆。将 V 族材料或者薄膜铌酸锂晶圆蚀刻到氮化硅晶圆表面，达到集成的目的。

那么为何之前不是铌酸锂不是唯一，未来是铌酸锂。

首先从材料入手（右一是铌酸锂材料，左二是 V 族砷化镓）

其中在波导锥度，信号丢失率，传播损耗率，高能量信号承受能力，转换频率等指标对比中，铌酸锂都显示出了无法替代的特性。目前的磷化铟虽然能够用于长距离相干网络中，但是其所支持的运算能力不足，而纯硅芯片，由于硅本身分子特性，导致其长距离中信号衰减大，无法支持超过百米的光信号传输。

虽说铌酸锂很好，但是由于其技术难度非常大，导致目前全球只有三家可以提供铌酸锂调制器的生产厂家，分别是光库科技，日本富士通，日本住友。光库是通过收购美国公司得到的技术（为何美国要卖掉米兰 lumentum，主要由于美国制裁华为，lumentum 光模块业务萎缩）。

在 2022 年之前，薄膜铌酸锂技术属于世界性难题。目前中国有两家企业已经攻克了这个世界难题，实现了薄膜铌酸锂晶圆的产业化。其中一家就是济南晶正电子科技有限公司。目前华为作为战投入股十大股东。

而光库科技是中国唯一一家将薄膜铌酸锂硅光芯片产业化的企业。

CPO市场规模将在未来五年稳定增长

从可插拔光模块到CPO器件的转换是一个巨大的挑战，会颠覆现有的IDC网络建设运维规则。Meta和Microsoft主张围绕CPO创建一个新的生态系统，这会推迟CPO技术的推广。LightCounting认为未来5年出货的大部分CPO端口将部署在HPC和AI集群中，而不是大型数据中心的计算节点中。可插拔光模块将在未来5年内继续主导市场，但是CPO器件使用率会稳定增长，到2027年CPO端口将占800G和1.6T端口总数的近30%。

根据中国电子元件行业协会《中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022 年）》指出，目前国内核心的光通信芯片及器件仍然严重依赖进口，高端光通信芯片与器件的国产化率不超过 10%，要求力争在 2020 年实现铌酸锂调制器芯片及器件市场占有率超过 5%-10%，并不断替代进口，扩大市场占有率，并于 2022 年实现市场占有率超过 30%。

编辑：黄飞