硅光模块全线提速！AI算力关键趋势，核心布局龙头梳理

当前人工智能加速推进，全球对算力的需求呈现爆炸性增长，这使得高速率、低功耗成为光模块发展的核心趋势。

由于算力需求和相关资本开支的大幅攀升，800G等高速光模块的需求也显著上升，推动了高速光模块产品技术的快速迭代与进步。

英伟达将于3月18日在美国圣何塞会议中心举办的GTC 2024大会上，发布其最新一代的GPU芯片B100，这将进一步刺激高速光模块的市场需求。

随着高速光模块需求的激增，新一代的硅光技术崭露头角，被视为有望打破当前光通信传输速率限制的关键技术。

在人工智能高性能计算领域和光模块的发展中，硅光技术正成为一个重要的技术方向，引领着行业的创新与进步。

随着光模块产品代际迭代周期的持续缩短，在高速率的应用背景下，硅光技术展现出显著的优势。

根据Lightcounting在2023年发布的硅光市场报告，预计硅光光模块在整体光模块市场中的份额将持续增长。从2022年的24%开始，到2028年，这一比例预计将提升至44%，显示出硅光技术在光模块领域的强劲增长势头。

硅光已是全球光模块市场主流技术之一：

硅光技术行业概览

通常默认指的是硅光技术的“最终集成模式”——硅光模块。但从严格意义上来说，硅光技术实际上涵盖了三类不同的产品：硅光器件、硅光芯片以及硅光模块。

硅光器件构成了硅光技术的基础硬件层面，包括诸如光源、调制器、探测器以及波导等关键组件。

硅光芯片则是一种高度集成的单芯片解决方案，它将多个发送、接收、探测和调制芯片等功能集成在一起。这种芯片不仅具备出色的性能表现，还以低功耗和低成本为显著特点。

硅光模块作为硅光技术的集大成者，它以一体化模块的形式将光源、硅光芯片以及其他模块（如光发送器件和光接收模块）乃至外部驱动电路等紧密集成在一起。这种高度集成化的模块设计进一步提升了硅光技术的实用性和应用灵活性。

硅光的三种产品形式：

资料来源：中能国泰

硅光子技术其核心理念是“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。

与分立器件方案不同，硅光技术的集成度更高，封装形态也更加简化。

硅光模块结构：

资料来源：光电汇

硅光模块产业链梳理

传统光模块产业链主要包括光电芯片、光器件、光模块以及数据交换设备厂商这四个主要环节。硅光光模块在产业链上的主要差异集中在光芯片部分，它采用了高度集成的单芯片设计，这与传统光模块中使用的分立多器件组合形成鲜明对比。

硅光技术已经充分整合并利用了现有产业资源，形成了自己独特且成熟的产业链。上游主要包括光芯片设计、SOI衬底、外延片以及代工厂等环节；中游则是光模块厂商；下游则分为数通领域和电信领域，涵盖了诸如亚马逊、微软、IBM、Meta等云厂商，以及华为、中兴通讯、烽火等光通信设备厂商和各大通信运营商。

硅光技术的主要优势体现在其高集成度、低功耗以及低成本等方面，同时该技术还展现出强大的通用性。无论是LPO还是CPO，都可以基于硅光平台进行构建，甚至包括薄膜铌酸锂调制器也可以在硅光技术的基础上进行制造。

在当前AI大模型引发的算力革命背景下，CPO技术的出现正在加速推动硅光技术的发展，两者共同引领着光通信行业走向一个新的时代。CPO技术是一种将硅光模块与CMOS芯片共同封装的技术，它缩短了光学引擎与交换芯片之间的连接距离，从而显著降低了传输损耗，实现了速度与质量的双重提升.

硅光是CPO的最佳选择：

资料来源：IEEE ISSCCC

硅光模块市场竞争格局和龙头梳理

目前，全球领先的厂商如英特尔、IBM、NEC、NTT、Fujitsu以及台积电等，都在硅光芯片产业上有所布局.

与此同时，Marvell、思科、诺基亚等巨头纷纷斥资先后并购了Inphi、Acacia、Elenion等硅光领域的创新型企业，以加强自身的技术实力和市场竞争力。

以英特尔和思科为代表的领先厂商，不仅具备PIC设计和模块集成能力，而且与下游的云厂商和AI巨头等客户保持着紧密的合作关系。这使得他们在市场中拥有显著的优势，并在整个供应链中发挥着重要的引领作用。

英特尔硅光产品发展路线：

在数据通信市场中，英特尔以高达61%的份额稳居领先地位，紧随其后的是思科和博通，分别占据20%和7%的市场份额。

而在电信市场中，思科以49%的市场份额占据主导地位。排在其后的是Lumentum和Marvell，它们的市场份额分别为30%和18%。值得注意的是，电信市场的增长主要来源于用于长途网络的相干可插拔模块的需求增长。

我国在硅光器件研究方面与国际先进国家保持同步，研究水平不相上下。但在硅光芯片的产业化推进和完整产业链构建方面，国内厂商相较于海外头部厂商仍存在一定的差距，有较大的提升空间。

随着对算力和高速率光模块的需求不断增长，国内众多厂商如中际旭创、新易盛、光迅科技、剑桥科技、博创科技、罗博特科、源杰科技、仕佳光子、华工科技、亨通光电、太辰光、天孚通信、光库科技等也纷纷加入硅光技术领域的布局。预计未来随着这些企业的持续努力，硅光技术的市场空间将得到进一步拓展。

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国内部分主要厂商在硅光技术进展布局：

资料来源：讯石通讯、天风证券、行行查

结语

从整体发展趋势来看，硅光技术正逐步走向成熟，并且基于大规模的CMOS集成生产，其优势日益凸显，包括低能耗、低成本、大带宽以及高传输速率等。

但其产业链目前仍处于发展的早期阶段。下游客户的认证过程需要时间，整体产品的出货量仍然相对较低。这导致CMOS工艺的生产成本规模效应尚未完全体现，同时也没有足够的出货量来支持工艺的持续优化和良率的提升。此外，硅光芯片在材料和生产技术方面的复杂性也带来了一定的挑战和不足。#光模块##光通信##硅光##科技##财经#

因此，硅光技术的大规模应用仍需要一段时间的积累和新的突破。在短期内，硅光模块难以完全取代传统的光模块，光模块产业链将继续呈现多种技术并存的行业特点。