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摘要

AI時(shí)代，光通信繼續(xù)大放異彩。市場(chǎng)近兩年來看到了光通信在AI時(shí)代的爆發(fā)，但忽略了光作為信息傳輸載體的持續(xù)創(chuàng)新潛力。而隨著AI時(shí)代的到來，GPU/XPU帶來的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部數(shù)據(jù)通信的進(jìn)一步爆發(fā)，光通信也進(jìn)入到加速迭代時(shí)代，400G/800G/1.6T為代表的高速光模塊需求量爆發(fā)，光將“升級(jí)”至機(jī)房互聯(lián)、“下沉”至芯片互聯(lián)，且圍繞速率和功耗的技術(shù)創(chuàng)新，帶來了諸多潛力新方向，光通信在AI時(shí)代繼續(xù)大放異彩。

可插拔仍是主角，硅光迎接正式放量。可插拔光模塊產(chǎn)品可靠性強(qiáng)，經(jīng)過了數(shù)輪產(chǎn)品周期的檢驗(yàn)，有著長期合作的穩(wěn)定供應(yīng)商，供應(yīng)安全性強(qiáng)，結(jié)合客戶體驗(yàn)，我們認(rèn)為可插拔形態(tài)的光模塊產(chǎn)品將繼續(xù)保持旺盛的生命力。與此同時(shí)，由于EML激光器的供應(yīng)緊張，以及速率的持續(xù)增長，硅光方案產(chǎn)品簡潔，頭部光模塊廠商在硅光芯片及相關(guān)領(lǐng)域均有深度布局，隨著供應(yīng)鏈逐漸成熟，我們認(rèn)為硅光將在2025年迎接確定性的放量，采用外掛CW光源的硅光方案將成為主流產(chǎn)品。

短距離：AEC大放異彩，LPO有望成為黑馬。在AI超算中，客戶追求更具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，擁有更低功耗，同時(shí)還能盡可能保證性能的產(chǎn)品方案。AEC方案由于其價(jià)格便宜、性能穩(wěn)定的特性，特別適合在短距離場(chǎng)景使用，已經(jīng)成為頭部廠商的短距離重點(diǎn)方案之一。而LPO方案則在性價(jià)比和功耗上具有一定優(yōu)勢(shì)，隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的跟進(jìn)，LPO方案有望成為明年短距離互聯(lián)的黑馬。頭部光模塊廠商基于自身在光電轉(zhuǎn)換上的深刻理解，有望繼續(xù)在短距離場(chǎng)景保持優(yōu)勢(shì)，我們認(rèn)為長期份額依舊將向頭部廠商集中。

光進(jìn)（CPO/OIO）大趨勢(shì)明確，光互聯(lián)擁有高度確定性。基于傳輸速率和功耗要求的持續(xù)提高，我們認(rèn)為長期看光進(jìn)的大趨勢(shì)非常明確，CPO將光滲透進(jìn)了交換機(jī)或GPU內(nèi)，OIO則將光滲透進(jìn)了芯片內(nèi)部，光口與GPU比例長期看將持續(xù)增長（參考博通CPO路線）。光互聯(lián)則高度受益于光進(jìn)的大趨勢(shì)，眾多黑科技方案有望加速在產(chǎn)業(yè)落地，光互聯(lián)無論是使用場(chǎng)景還是價(jià)值量，都呈現(xiàn)非常明確的提升態(tài)勢(shì)。

投資建議：綜合來看，我們認(rèn)為2025年光通信行業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)出需求高度景氣、技術(shù)加速迭代的狀況，“出海、新品、擴(kuò)產(chǎn)”將是主旋律，核心推薦北美光通信產(chǎn)業(yè)鏈：中際旭創(chuàng)、新易盛、天孚通信、太辰光、德科立，同時(shí)關(guān)注光迅科技、華工科技、聯(lián)特科技等品種。

風(fēng)險(xiǎn)提示：AI發(fā)展不及預(yù)期，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，地緣政治影響。

投資要件

我們與市場(chǎng)的不同觀點(diǎn)：

1）空間與可持續(xù)性

市場(chǎng)認(rèn)可光模塊“賽道佳、公司優(yōu)”，但持續(xù)高增長兩年后，始終擔(dān)心空間與時(shí)間問題。我們認(rèn)為，光通信作為最佳的信息傳輸載體，其創(chuàng)新應(yīng)用在AI時(shí)代將全面爆發(fā)，目前從800G-1.6T-3.2T的路徑已然清晰，而在光交換、光計(jì)算方向的拓展方興未艾。我們預(yù)計(jì)光通信的產(chǎn)品創(chuàng)新強(qiáng)度、投資規(guī)模將大幅高于以往，光通信的黃金十年才剛剛開啟。

2）競(jìng)爭(zhēng)格局

市場(chǎng)看到了中際旭創(chuàng)、新易盛、天孚通信作為行業(yè)龍頭的爆發(fā)力，同時(shí)也擔(dān)心更多在該領(lǐng)域躍躍欲試的進(jìn)入者會(huì)加劇競(jìng)爭(zhēng)。但我們看到，在面向全球市場(chǎng)、快速技術(shù)迭代、大規(guī)模交付的要求下，行業(yè)頭部效應(yīng)愈發(fā)明顯，競(jìng)爭(zhēng)格局較5G、云計(jì)算時(shí)代更優(yōu)，“出海、新品、產(chǎn)能”提高了競(jìng)爭(zhēng)壁壘。

3）技術(shù)迭代

市場(chǎng)看到硅光、CPO等技術(shù)層出不窮，擔(dān)心技術(shù)迭代會(huì)對(duì)企業(yè)帶來沖擊。誠然，科技行業(yè)的技術(shù)迭代既是機(jī)會(huì)也是風(fēng)險(xiǎn)，但在跟蹤行業(yè)發(fā)展的同時(shí)，我們看到技術(shù)迭代并不是無中生有，還需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的配合。目前看，光與銅；可插拔與CPO；磷化銦、硅光與薄膜鈮酸鋰將在未來更長一段時(shí)間內(nèi)共存，只是各家企業(yè)的側(cè)重會(huì)有不同。

可能的催化劑：

1）亞馬遜、特斯拉、Meta、NV等大客戶落地更大采購需求；

2）博通等芯片廠商推出下一代創(chuàng)新方案；

3）國內(nèi)字節(jié)跳動(dòng)、阿里巴巴等企業(yè)需求大幅超預(yù)期。

風(fēng)險(xiǎn)提示：AI發(fā)展不及預(yù)期，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，地緣政治影響。

1. 可插拔仍是主角

2023年開始，AI的發(fā)展大幅度拉動(dòng)了高速光模塊需求，以中際旭創(chuàng)、天孚通信、新易盛、COHR、LITE為主的光通信上市公司根據(jù)自身客戶結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品進(jìn)展，先后迎來了業(yè)績的爆發(fā)。從當(dāng)前的產(chǎn)品形態(tài)來看，絕大部分產(chǎn)品依舊是以傳統(tǒng)的可插拔形態(tài)為主，我們?cè)?024年3月的OFC上，也可以看到絕大部分光模塊廠商展示的方案也基本以可插拔光模塊為主，可插拔擁有著堅(jiān)實(shí)的用戶基礎(chǔ)，和成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，預(yù)計(jì)在可見的將來，可插拔光模塊將會(huì)繼續(xù)保持強(qiáng)勁的生命力。

可插拔依舊是主旋律。從大型云廠商等數(shù)據(jù)中心客戶角度看，可插拔光模塊產(chǎn)品經(jīng)過了數(shù)輪產(chǎn)品周期的檢驗(yàn)，有著長期合作的穩(wěn)定供應(yīng)商，供應(yīng)安全性強(qiáng)。在上一輪圍繞云計(jì)算發(fā)展的時(shí)代，光模塊本身迭代速度并沒有太快，速率要求并不高，功耗占比也相對(duì)較低，可插拔產(chǎn)品在可維護(hù)性、供應(yīng)鏈穩(wěn)定性、產(chǎn)品性能以及價(jià)格等多個(gè)方面均有著比較明顯的優(yōu)勢(shì)。而進(jìn)入到AI時(shí)代后，速率迭代明顯提速，功耗問題逐漸體現(xiàn)，產(chǎn)品形態(tài)或?qū)⒊霈F(xiàn)變化，供應(yīng)商在可插拔產(chǎn)品上的微創(chuàng)新不斷。

此外，我們從需求端來看，參考lightcounting給出的光模塊增速來看，2025年800G光模塊需求將達(dá)到數(shù)千萬只，與此同時(shí)1.6T光模塊在今年年底即將出貨，部分上市公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了小批量出貨，在2025年確定性大批量放量，由此可見，對(duì)于大部分企業(yè)而言，明年800G產(chǎn)品的交付、1.6T產(chǎn)品的導(dǎo)入將是實(shí)現(xiàn)業(yè)績的重中之重。由于AI的爆發(fā)式增長，高速光模塊需求暴增，而對(duì)應(yīng)供應(yīng)鏈上游如光芯片、光器件卻存在擴(kuò)產(chǎn)時(shí)間錯(cuò)配的問題，eml芯片和vesel芯片或?qū)⒃谳^長時(shí)間保持緊張供應(yīng)情況，光模塊廠商不得不尋找新方案來滿足客戶需求，硅光光模塊是一個(gè)優(yōu)秀的方案。

2. 硅光正式進(jìn)入到放量期

硅光光模塊主要依賴于硅基光子學(xué)的優(yōu)勢(shì)，通過在硅晶圓上集成激光器、調(diào)制器、探測(cè)器等光學(xué)元件來實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換和光信號(hào)的處理。這些模塊通常涉及將光信號(hào)從電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，或反過來實(shí)現(xiàn)光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。硅光技術(shù)利用了硅的高透明性和成熟的半導(dǎo)體制造工藝，使得硅光模塊具備高集成度、低成本和可擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)。

硅光技術(shù)能夠在硅基板上實(shí)現(xiàn)光波導(dǎo)、電光調(diào)制、光檢測(cè)等基本光子學(xué)功能，但硅材料本身的帶隙限制使得它不能直接產(chǎn)生激光（即不能在硅基板上制造高效的光源）。因此，外掛CW光源的硅光方案通過將外部CW激光器與硅光芯片相連接，使其提供所需的激光信號(hào)，硅光模塊負(fù)責(zé)光調(diào)制、傳輸和接收等功能。

具體的工作原理通常如下：

1.??? 外部CW光源（如外部激光二極管）產(chǎn)生穩(wěn)定的激光光源。

2. ?? 激光通過光纖或光波導(dǎo)進(jìn)入硅光芯片。

3. ?? 硅光芯片中的光調(diào)制器對(duì)激光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，通常通過電光效應(yīng)（如Mach-Zehnder調(diào)制器）調(diào)節(jié)激光信號(hào)的強(qiáng)度、相位或頻率，以便在通信中傳輸數(shù)據(jù)。

4. ?? 調(diào)制后的光信號(hào)通過硅光芯片的光波導(dǎo)繼續(xù)傳輸，經(jīng)過傳輸后可被接收器檢測(cè)。

CW激光器：作為外部光源，CW激光器提供穩(wěn)定的激光輸出，通常選擇具有低噪聲和高穩(wěn)定性的激光器，如激光二極管（LD）。這些激光器通常通過光纖或集成波導(dǎo)與硅光芯片相連接。

硅光芯片：硅光芯片負(fù)責(zé)光信號(hào)的調(diào)制、傳輸和探測(cè)。芯片上集成了多個(gè)光學(xué)組件，如波導(dǎo)、調(diào)制器、耦合器、探測(cè)器等，用于處理輸入的激光信號(hào)。硅光芯片通過波導(dǎo)與外部光源及其他器件連接，傳輸光信號(hào)。

調(diào)制器：硅光芯片中的調(diào)制器用于對(duì)激光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。這些調(diào)制器將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)的調(diào)制，使其能夠承載數(shù)據(jù)內(nèi)容。

光探測(cè)器：用于接收從光纖或波導(dǎo)傳輸回來的光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。常見的光探測(cè)器有光電二極管等。

光波導(dǎo)：光波導(dǎo)是硅光模塊中光信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?，它將光信?hào)從光源傳輸?shù)秸{(diào)制器和探測(cè)器。硅光技術(shù)的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是可以在小尺寸的硅基板上集成多個(gè)光波導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的有效傳輸。

由于eml和vesel芯片面臨供應(yīng)緊張問題，而CW光源相對(duì)供應(yīng)富裕，對(duì)于大型光模塊廠商來說，通過硅光光模塊方案，能夠解決供應(yīng)能力不足的問題，具備硅光芯片設(shè)計(jì)研發(fā)能力的光模塊廠商將更有優(yōu)勢(shì)，事實(shí)上，中際旭創(chuàng)在交流中已經(jīng)明確明年將出貨基于自研硅光芯片的硅光光模塊產(chǎn)品，以緩解因上游光芯片或光器件缺貨造成的出貨困難。其他光模塊廠商如新易盛、lumentum等也均發(fā)布硅光相關(guān)產(chǎn)品，預(yù)計(jì)明年硅光模塊份額有望快速提升。

3.LPO，潛在的短距離低功耗黑馬

LPO，即線性驅(qū)動(dòng)可插拔光模塊，是一種光模塊封裝技術(shù)。無論是CPO還是LPO，相對(duì)傳統(tǒng)光模塊，主要目的之一就降功耗，而DSP的功耗在整個(gè)模塊中的占比又是最高的。對(duì)于LPO來說，其直接表征在于去 DSP 化，在數(shù)據(jù)鏈路中只使用線性模擬元件，無CDR或DSP的設(shè)計(jì)方案。通過使用具有優(yōu)異線性度和均衡能力的轉(zhuǎn)阻放大器（TIA）和驅(qū)動(dòng)芯片（DRIVER）來替代DSP。

LPO的去DSP，是真正不想在光模塊中的電芯片中加DSP，而是將DSP功能放在系統(tǒng)設(shè)備側(cè)來實(shí)現(xiàn)。圖表5更直觀的展示了傳統(tǒng)基于DSP/Retiming方案與LPO方案的異同。在接口方面，LPO對(duì)模塊本體的封裝沒有要求，不管是QSFP，還是QSFP-DD，亦或是OSFP、OSFPXD等均可以實(shí)現(xiàn)LPO方案。

目前LPO方案標(biāo)準(zhǔn)化未成熟，主要涉及到電接口和光接口。其中電接口主要是OIF的CEI-112G-Linear-PAM4協(xié)議，據(jù)中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所了解，截至最后一次更新的（2024年4月），CEI-112G-Linear-PAM4標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)有了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，并且已經(jīng)被業(yè)界采納和實(shí)施，至少在產(chǎn)品層面已有海信等公司推出基于此標(biāo)準(zhǔn)的800G線性互聯(lián)光纜。

在光接口方面，IEEE802.3系列協(xié)議是成熟通用的標(biāo)準(zhǔn)，Retime類可插拔光模塊均需符合該協(xié)議。如果可以做到符合802.3協(xié)議，LPO則可以實(shí)現(xiàn)最大意義上的“互聯(lián)互通”。

線性驅(qū)動(dòng)可插拔光學(xué)器件（LPO）在光互連領(lǐng)域具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)使 LPO 成為增強(qiáng)數(shù)據(jù)中心連接和滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)環(huán)境日益增長的需求的有前途的解決方案。以下是 LPO 的一些主要優(yōu)勢(shì)：

熱插拔，易于維護(hù)：LPO 保留了光學(xué)元件的傳統(tǒng)模塊化外形尺寸，使其成為侵入性較小的解決方案。如果 CPO 系統(tǒng)中的設(shè)備發(fā)生故障，通常需要拆卸整個(gè)交換機(jī)，這可能不便于維護(hù)。相比之下，LPO的設(shè)計(jì)支持熱插拔，從而簡化了更換過程并減少了用戶的停機(jī)時(shí)間。

減少延遲：LPO 技術(shù)摒棄了數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的使用，從而消除了信號(hào)恢復(fù)的需要。這種處理開銷的減少顯著降低了系統(tǒng)延遲，使 LPO 非常適合時(shí)序至關(guān)重要的應(yīng)用，例如高性能計(jì)算中心（HPC）中的 GPU 間通信。

降低成本：沒有DSP不僅降低了功耗，還降低了運(yùn)營成本。DSP 技術(shù)是 Broadcom 和Inphi等少數(shù)制造商所擁有的利基專業(yè)知識(shí)。通過不依賴DSP，LPO在一定程度上也減少了對(duì)這些有限來源的依賴，有可能使供應(yīng)鏈多樣化并增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

從上游芯片制造商到交換機(jī)供應(yīng)商，再到最終用戶，各行各業(yè)的利益相關(guān)者都非常重視LPO（線性驅(qū)動(dòng)可插拔光學(xué)器件）技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，這表明商業(yè)部署前景廣闊。在 OFC 2023 上，Semtech 和 Broadcom 等領(lǐng)先公司展示了他們的線性驅(qū)動(dòng)解決方案，標(biāo)志著強(qiáng)勁的行業(yè)趨勢(shì)。

我們認(rèn)為，2025年或?qū)⑹荓PO技術(shù)產(chǎn)品開始放量的元年，從需求上看，在AI超算中，客戶追求更具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，擁有更低功耗，同時(shí)還能盡可能保證性能的產(chǎn)品方案，LPO在以上幾點(diǎn)均具備一定優(yōu)勢(shì)，與此同時(shí)交換機(jī)經(jīng)過數(shù)年的迭代，也具備支持LPO光模塊的能力，考慮到明年整個(gè)行業(yè)巨大的行業(yè)需求，LPO相較于其他新型方案，更加具備落地的契機(jī)，目前來看，頭部光模塊廠商在LPO產(chǎn)品技術(shù)和客戶方面具備較為明顯優(yōu)勢(shì)。

4.AEC：短距離場(chǎng)景的優(yōu)選項(xiàng)

什么是AEC？AEC（Active Electrical Cable）是一種有源電纜互聯(lián)方案，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的短距離高速數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景。與傳統(tǒng)的無源直連銅纜（DAC）相比，AEC在電纜兩端集成了信號(hào)處理芯片，通過主動(dòng)信號(hào)調(diào)理技術(shù)顯著提升傳輸距離和信號(hào)質(zhì)量。AEC可支持1-7米的傳輸距離，在成本和性能之間取得了良好平衡，憑借其傳輸距離、可靠性和性價(jià)比，逐漸成為AI短距離互聯(lián)的優(yōu)勢(shì)方案。

不僅是英偉達(dá)，大型CSP也在廣泛采用銅互連。英偉達(dá)在B系列產(chǎn)品里使用了大量的高密度銅纜互聯(lián)，讓產(chǎn)業(yè)重新認(rèn)識(shí)到銅互連在短距離場(chǎng)景的可靠性和價(jià)格優(yōu)勢(shì)。AEC相較于DAC傳輸距離更長，相較于AOC或者光模塊，少了光電轉(zhuǎn)換的步驟，提高了集群的穩(wěn)定性，大型CSP廠商在構(gòu)建AI集群時(shí)，逐漸開始采用AEC在短距離（通常是柜內(nèi)或與TOR交換機(jī)互聯(lián)）場(chǎng)景使用，以此來實(shí)現(xiàn)降低成本提高集群穩(wěn)定性的目的。

AEC有望成為光模塊廠商向下滲透的第一步。光模塊需要掌握光電轉(zhuǎn)換和高速數(shù)據(jù)通信，DAC/AEC/AOC類產(chǎn)品相較于傳輸距離更遠(yuǎn)的單模/多模光模塊產(chǎn)品，技術(shù)要求相對(duì)成熟。考慮到短距離互聯(lián)需求的增長，我們預(yù)計(jì)AEC類產(chǎn)品在同速率總需求中占比有望明顯提升。而分速率來看，與光模塊類似，目前AEC主要以400G產(chǎn)品為主，明年有望向800G和1.6T擴(kuò)散。光模塊廠商里，中際旭創(chuàng)和新易盛作為頭部廠商與客戶有著深度合作關(guān)系，AEC有望成為光模塊廠商向下滲透的第一步。

以英偉達(dá)為代表的芯片廠商，一直希望進(jìn)行全面的產(chǎn)業(yè)鏈整合，為客戶提供全套方案。而CSP廠商更希望的是產(chǎn)業(yè)鏈的解耦，GPU、銅連接、光模塊、交換機(jī)等每個(gè)環(huán)節(jié)均可找到對(duì)應(yīng)供應(yīng)商，以制約一家獨(dú)大的英偉達(dá)。英偉達(dá)高度集成方案，性能上看起來很美好，但落地也因集成化遇到各種問題，而解耦方案每個(gè)環(huán)節(jié)只需要找到靠譜供應(yīng)商進(jìn)行組合即可。國內(nèi)算力廠商在研發(fā)、制造以及成本控制能力上有著明顯優(yōu)勢(shì)，既能為芯片廠商提供高度耦合方案，也能為CSP提供高度解耦方案，算力產(chǎn)業(yè)鏈我國有著明顯優(yōu)勢(shì)。

我們認(rèn)為，AEC在短距離場(chǎng)景有著綜合的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，其放量以及CSP廠商獨(dú)立方案的興起，標(biāo)志著算力產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)入到合縱連橫時(shí)代，我們堅(jiān)定看好國內(nèi)相關(guān)算力產(chǎn)業(yè)鏈，重點(diǎn)推薦在連接領(lǐng)域全面布局的中際旭創(chuàng)、新易盛，光通信的天孚通信、太辰光，建議關(guān)注銅鏈接的沃爾核材、精達(dá)股份、立訊精密等。

5. 光引擎與cpo，光通信的下一站

CPO（Co-Packaged Optics，光電混合封裝）技術(shù)在光通信領(lǐng)域的應(yīng)用正在迅速增長，特別是在數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算（HPC）領(lǐng)域。CPO技術(shù)是將光學(xué)組件（如激光器、探測(cè)器）與電路板（如交換機(jī)芯片）集成到同一個(gè)封裝中，通過更緊密的集成來解決傳統(tǒng)光電分離封裝技術(shù)的局限性。

CPO作為光通信最重要的演進(jìn)方向之一，有以下好處：

更高的傳輸速率：CPO技術(shù)通過將光學(xué)模塊直接與集成電路（IC）或交換機(jī)芯片集成，減少了光電轉(zhuǎn)換的距離，從而可以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的延遲。

緊湊的設(shè)計(jì)：CPO技術(shù)允許更高密度的光學(xué)通道集成，這對(duì)于需要極高帶寬的數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備至關(guān)重要。

減少熱量產(chǎn)生：CPO技術(shù)通過將光學(xué)和電子部件集成在同一封裝中，減少了傳統(tǒng)光電模塊中光信號(hào)轉(zhuǎn)換過程中的能量損耗。此外，由于減少了外部連接和信號(hào)傳輸路徑，整體系統(tǒng)的功耗得到有效降低。

減少電氣損耗：通過減少電子信號(hào)在傳輸過程中的損耗，CPO可以在實(shí)現(xiàn)更高帶寬的同時(shí)，優(yōu)化功率效率。

緊湊的封裝：與傳統(tǒng)的光電分離封裝方案相比，CPO技術(shù)通過將光學(xué)元件和電子元件集成在同一封裝內(nèi)，極大地縮小了物理尺寸，有助于節(jié)省空間并支持更多的模塊集成。

優(yōu)化升級(jí)布線和連接：CPO減少了傳統(tǒng)光模塊中對(duì)復(fù)雜連接和布線的需求，從而可以更有效地利用設(shè)備空間，特別是在高密度網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。

優(yōu)化散熱：通過將光學(xué)和電子部件集成到同一封裝中，CPO技術(shù)減少了光電模塊之間的接觸和連接，從而改善了熱管理。較少的連接意味著可以通過更好的散熱設(shè)計(jì)降低熱量的積聚，提升整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命。

我們參考博通給出的功耗比較，主要對(duì)比CPO方案、去掉DSP的LPO方案以及傳統(tǒng)帶DSP的可插拔方案，其中總功耗分別由光電芯片組、光模塊和ASIC構(gòu)成，CPO方案總功耗1334W，LPO方案為1605W，傳統(tǒng)方案為1999W，CPO方案相較于傳統(tǒng)帶DSP的可插拔光模塊方案，光互聯(lián)功耗降低70%，總功耗降低30%，相較于LPO方案，也有接近17%的功耗優(yōu)勢(shì)。

而從scale up角度來看，當(dāng)前XPU或者GPU上的光口只有一個(gè)，而隨著傳輸速率要求的不斷提升，未來單一XPU上的光接口數(shù)量可能會(huì)持續(xù)提升，博通給出了oceanfront即光引擎的拓展思路：

• 遠(yuǎn)離高熱區(qū)：光引擎被設(shè)計(jì)在遠(yuǎn)離計(jì)算芯片核心（xPU）的位置，避免因計(jì)算芯片的高功率和高熱量而影響光模塊的性能和可靠性。

• 模塊化設(shè)計(jì)：Known Good Optical Engines（經(jīng)過驗(yàn)證的光引擎模塊）可以最后階段安裝到封裝上，這種模塊化方式提高了制造良率并降低了成本。

• 四個(gè)光引擎排布：單條海岸線可支持安裝四個(gè)光引擎，從而實(shí)現(xiàn)較高的光通信容量。光引擎的密度和性能逐年提升，實(shí)現(xiàn)更高的帶寬和吞吐量。Oceanfront設(shè)計(jì)通過擴(kuò)展帶寬支持超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算應(yīng)用的需求。

6. 光互聯(lián)的高度確定性

光互聯(lián)開始向機(jī)柜內(nèi)滲透。CPO方案首先在交換機(jī)層面帶來了很明顯的變化，我們參考博通給出的基于TH5芯片的第二代CPO交換機(jī)方案，通過將光引擎封裝在交換機(jī)芯片內(nèi)部，內(nèi)部從光引擎出來的信號(hào)均為光信號(hào)，新增了大量光纖相關(guān)配套產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)光互聯(lián)。從交換機(jī)內(nèi)部開始變以光作為主要信息的傳遞形態(tài)，光在交換機(jī)內(nèi)進(jìn)行了新一輪的滲透。

我們參考Usconec給出的光互聯(lián)方案，可以看到未來更好的實(shí)現(xiàn)CPO交換機(jī)內(nèi)部的光互聯(lián)，Usconec采用了Flexi Circuit Fiber Shuffle來提高互聯(lián)效率。Flexi Circuit Fiber Shuffle提供了一種專用的方式來管理板上的數(shù)百到數(shù)千根光纖，可以在更加狹小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高密度的光互聯(lián)。

這張圖主要展示了 51.2Tbps CPO交換機(jī)的內(nèi)部光學(xué)互連布局及接口設(shè)計(jì)。其核心在于高密度光纖互連的實(shí)現(xiàn)（1152F光纖）、模塊化的接口（如MXC、MT）、以及高性能光學(xué)組件（偏振保持光纖和薄膜柔性電路）的使用。這種設(shè)計(jì)支持超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算環(huán)境的高速低延遲通信需求。

我們參考它的設(shè)計(jì)，光纖布局方面，設(shè)備內(nèi)部使用了總計(jì)1152條光纖：其中1024條單模光纖（SMF），128條偏振保持光纖（PMF）。這些光纖使用薄膜柔性電路（Thin Film Flex Circuit）來布局，以確保在有限空間中實(shí)現(xiàn)高密度光學(xué)互連，在布線時(shí)確保彎曲半徑符合容差，避免光纖因彎曲過度導(dǎo)致信號(hào)損耗。

光學(xué)接口和連接器方面，采用了MT接口，更加支持偏振保持光纖（PMF），實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的光傳輸，適用于關(guān)鍵的光學(xué)信號(hào)路徑。Mid-Board連接器用于單模光纖（SMF），將光學(xué)信號(hào)從主板傳輸?shù)狡渌K，優(yōu)化了模塊化設(shè)計(jì)。MMC-16為一種超小型MT連接器，適合更高密度互聯(lián)。

CPO交換機(jī)內(nèi)部，光互聯(lián)可靠性要求大幅度提升。由于CPO的高度集成性，對(duì)應(yīng)可靠性要求以及維護(hù)要求相較于傳統(tǒng)方案也大幅度提升，除了確保長期機(jī)械可靠性之外，光纖布局的設(shè)計(jì)還應(yīng)支持 CPO 模塊組裝或維修期間的良好可靠性實(shí)踐。我們認(rèn)為主要的設(shè)計(jì)和難點(diǎn)有以下三點(diǎn)：

1、CPO 盒內(nèi)的光纖布局非常關(guān)鍵，應(yīng)盡可能避免不同光學(xué)組件的交織或纏繞，確保長期的機(jī)械可靠性，確保易于組裝和可維護(hù)。

2、保持每個(gè)光學(xué)子組件整潔，以便可以不受干擾地處理單個(gè)電纜或光纖。

3、提供一條暢通的基礎(chǔ)設(shè)施工作路徑，最大限度地降低光纖被鉤住或擠壓的風(fēng)險(xiǎn)；特別是，覆蓋光學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施的模塊組件應(yīng)該是可移動(dòng)的，以便在需要維修的情況下進(jìn)行訪問。

使用預(yù)組裝光纖盒是另一種方法，可以減少下游盒級(jí)組裝人員對(duì)光纖處理不當(dāng)?shù)目赡苄裕瑂huffle方案。參考Usconec shuffle給出的方案，將256跟光纖進(jìn)行重分配定位，為客戶提供更加簡單快捷的布線方案。Shuffle產(chǎn)品由于光纖密度極高，對(duì)于生產(chǎn)工藝和精確度有著極高的要求，目前正在AI數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域加速落地。

國內(nèi)廠商中，太辰光在光互聯(lián)領(lǐng)域有著深度布局，從基于陶瓷插芯到MT插芯再到MCC插芯的光纖連接器產(chǎn)品，到基于光柔性板的全光互聯(lián)背板和Shuffle產(chǎn)品方案，公司提供了完整的光互聯(lián)解決方案，客戶也以北美為主，為海外重要客戶提供高速光互聯(lián)解決方案。目前，太辰光的光柔性板產(chǎn)品已經(jīng)批量出貨，并為多家客戶開發(fā)了定制化的產(chǎn)品。

光互聯(lián)廠商過去產(chǎn)品主要以光纖連接器為主，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心中使用多數(shù)使用陶瓷插芯。隨著AI需求的放量，光模塊速率的大幅度提升，也對(duì)光纖連接器產(chǎn)品提出了新的要求，目前針對(duì)AI需求的光纖連接器已經(jīng)升級(jí)至以MT插芯為主流的產(chǎn)品，而未來隨著CPO技術(shù)的迭代，對(duì)于空間使用和密度的要求會(huì)進(jìn)一步提升，需求將逐漸向MMC插芯升級(jí)，解決方案和產(chǎn)品形態(tài)也更加多樣化，包括shuffle類的產(chǎn)品未來有望持續(xù)上量。具備持續(xù)技術(shù)布局、擁有客戶基礎(chǔ)的頭部廠商將深度受益于本輪光互聯(lián)的全新產(chǎn)業(yè)機(jī)遇。

7. 更遠(yuǎn)的未來：OIO為代表的光子大時(shí)代

持續(xù)滲透的光通信。當(dāng)前的光通信主要應(yīng)用在機(jī)柜間互聯(lián)，比如機(jī)柜與交換機(jī)之間，或者交換機(jī)與交換機(jī)之間，在更短距離的機(jī)柜內(nèi)部，光和電均有解決方案，而在SOC內(nèi)的芯片間互聯(lián)，則依然是以電信號(hào)為主。隨著AI的爆發(fā)，可以預(yù)見到對(duì)于計(jì)算和通信的要求將進(jìn)一步提升，光的高帶寬和低損耗等優(yōu)勢(shì)將體現(xiàn)的進(jìn)一步明顯。光通信技術(shù)的在逐步從大范圍向小范圍擴(kuò)展：

1、起初，光通信主要用于電信領(lǐng)域的長距離通信，利用光纖的低損耗和高帶寬優(yōu)勢(shì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸。

2、隨著數(shù)據(jù)中心需求的不斷增加，光通信開始應(yīng)用于相對(duì)較短的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，用于連接服務(wù)器、存儲(chǔ)等設(shè)備間的高速通信。

3、現(xiàn)在，光電集成技術(shù)的發(fā)展使得光通信進(jìn)一步縮短到機(jī)柜內(nèi)部、甚至芯片級(jí)別。在這些較短距離的連接中，光通信可以提供更快的速度、更大的帶寬以及更低的功耗，在滿足高性能計(jì)算需求方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

光通信技術(shù)正在從大范圍逐步向小范圍滲透，從電信領(lǐng)域到數(shù)據(jù)中心，再到更小尺度的芯片間互聯(lián)，充分發(fā)揮其速度、帶寬和功耗等諸多優(yōu)勢(shì)。這是光電技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的一個(gè)重要體現(xiàn)。

OIO（Optical I/O），光通信進(jìn)一步滲透的下一代技術(shù)解決方案。OIO一種利用光學(xué)信號(hào)在芯片或系統(tǒng)之間進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，通常集成在FPGA、微處理器或ASIC等芯片中，并與光纖、光波導(dǎo)等光學(xué)器件協(xié)同工作。這使得芯片之間、系統(tǒng)之間可以通過光連接實(shí)現(xiàn)超高速數(shù)據(jù)交換。隨著光電集成技術(shù)的不斷進(jìn)步，OIO正在從大型系統(tǒng)逐步向更小尺度的微芯片集成發(fā)展。

OIO的主要優(yōu)勢(shì)包括:

1. 超高帶寬 - 光信號(hào)的頻率遠(yuǎn)高于電信號(hào)，因此OIO可以提供遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電連接的帶寬。這對(duì)于需要大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用非常重要。

2. 低延遲- 光子傳輸速度更快，可以大幅降低數(shù)據(jù)傳輸延遲。這在實(shí)時(shí)應(yīng)用中非常關(guān)鍵。

3. 低功耗- 光發(fā)射和接收所需功率遠(yuǎn)低于電連接,有利于提高系統(tǒng)能效。

4.? 抗干擾 - 光信號(hào)不易受電磁干擾影響，傳輸更加穩(wěn)定可靠。

目前在OIO領(lǐng)域，Ayar labs是一家具有代表性的初創(chuàng)企業(yè)，我們參考其給出的方案，中間是GPU或其他核心芯片，節(jié)奏在兩旁Ayar labs的OIO與其緊密封裝在一起，最外部是光接口及光纖。GPU內(nèi)的信號(hào)是電信號(hào)，OIO則負(fù)責(zé)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將GPU的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)對(duì)外輸出，或?qū)⑼獠渴盏降墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送給GPU處理。可以看到OIO的作用與光模塊在功能上是一樣的，負(fù)責(zé)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。

下圖顯示了Ayar Labs公司研發(fā)的TeraPHY OIO（光學(xué)輸入輸出）芯片的布局。

并行接口：這個(gè)接口為芯片系統(tǒng)提供了電氣互聯(lián)，帶寬可達(dá) 2 Tbps。這需要采用 2.5D 封裝技術(shù)，比如嵌入式多芯片互連橋（EMIB）、硅中間層、片上芯片-片上基板（CoWoS）、InFO和再分布層（RDL）等。

光學(xué)端口：芯片有8個(gè)光學(xué)端口，每個(gè)端口有3根單模光纖。這些光纖陣列使用交叉開關(guān)將并行信道映射到各個(gè)端口上。

雜項(xiàng)/GPIO：芯片還包含一些雜項(xiàng) GPIO（通用輸入輸出）信號(hào)，標(biāo)記為 Tx 和 Rx，可能提供一些輔助功能。

輔助接口：這個(gè)部分可能包含對(duì)芯片進(jìn)行控制和管理的其他接口。

實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)的OIO技術(shù)存在很多挑戰(zhàn)和痛點(diǎn)，這也是其未能大規(guī)模商用的主要原因。

首先，將光學(xué)功能直接集成到芯片上需要突破現(xiàn)有的集成電路制造工藝，需要解決光電器件與電子器件兼容性等問題，這對(duì)制造工藝提出了更高的要求，目前以臺(tái)積電為代表的fab廠已經(jīng)開始聚焦此領(lǐng)域。其次，光電轉(zhuǎn)換效率問題，芯片內(nèi)部光電轉(zhuǎn)換效率直接影響通信鏈路的功耗和性能，需要不斷提高光電轉(zhuǎn)換，以效率降低功耗。此外，還有成本和產(chǎn)業(yè)鏈成熟度等問題。

將光電轉(zhuǎn)換功能直接集成到芯片內(nèi)部，確實(shí)要比現(xiàn)有的光模塊方案難度大得多。光模塊方案在制造工藝和成熟度上都有很大優(yōu)勢(shì)。光模塊采用單獨(dú)的光電轉(zhuǎn)換器件，可以針對(duì)光學(xué)和電子設(shè)計(jì)進(jìn)行專門的優(yōu)化與調(diào)整，相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)高效率和高可靠性。而要在有限的芯片空間內(nèi)集成光電轉(zhuǎn)換功能，需要在光學(xué)、電子、熱管理等諸多方面進(jìn)行權(quán)衡和平衡，工藝難度大大提高。單片集成會(huì)面臨光耦合效率低、光損耗大、功耗高等問題，需要進(jìn)行大量創(chuàng)新性突破。

此外，材料上的瓶頸也是實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)集成高效光電轉(zhuǎn)換的一大挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的集成電路制造工藝主要基于硅材料，而高效的光電轉(zhuǎn)換材料通常是化合物半導(dǎo)體，如III-V族化合物。這兩種材料在制造工藝、熱特性、光電特性等方面都存在很大差異。

將這兩種材料實(shí)現(xiàn)高度集成是非常困難的。一些可能的方案包括:

1. 異質(zhì)集成 - 在硅基底上外延生長III-V族化合物，但界面特性控制十分復(fù)雜。

2. 硅光子學(xué) - 利用硅基波導(dǎo)和光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，但效率相對(duì)較低。

3. 新型集成材料 - 研發(fā)可直接集成到硅工藝的新型光電材料，如有機(jī)半導(dǎo)體。

這些方案都需要突破材料、工藝和器件設(shè)計(jì)等多個(gè)層面的技術(shù)瓶頸。材料匹配與集成仍然是實(shí)現(xiàn)片上高效光電轉(zhuǎn)換的一大挑戰(zhàn)。除了材料，芯片封裝、光耦合、電路設(shè)計(jì)等方面的難題也需要同步攻克。只有在材料、工藝和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多個(gè)層面實(shí)現(xiàn)全面創(chuàng)新，芯片內(nèi)部集成高性能光電轉(zhuǎn)換功能才有可能實(shí)現(xiàn)。這需要產(chǎn)學(xué)研各方長期的共同努力。

我們認(rèn)為OIO相較于CPO，是更加遙遠(yuǎn)的方案，離真正的產(chǎn)業(yè)落地還有很長時(shí)間周期，對(duì)于國內(nèi)光通信產(chǎn)業(yè)鏈而言，留足了時(shí)間進(jìn)行布局研發(fā)。若從光口比例的角度來看，OIO將標(biāo)志著光的進(jìn)一步滲透，從芯片內(nèi)部到服務(wù)器與交換機(jī)互聯(lián)，再到交換機(jī)與交換機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了全光互聯(lián)，光通信的數(shù)量和價(jià)值量都將相較于當(dāng)前有著數(shù)倍的提升空間，整個(gè)光通信產(chǎn)業(yè)鏈的重要性和地位都將進(jìn)一步提升，這為光通信企業(yè)帶來了的更有意義的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

8、投資建議

我們認(rèn)為2025年光通信行業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)出需求高度景氣、技術(shù)加速迭代的狀況，“出海、新品、擴(kuò)產(chǎn)”將是主旋律，核心推薦北美光通信產(chǎn)業(yè)鏈：中際旭創(chuàng)、新易盛、天孚通信、太辰光、德科立，同時(shí)關(guān)注光迅科技、華工科技、聯(lián)特科技等品種。其中：

可插拔：可插拔光模塊產(chǎn)品可靠性強(qiáng)，經(jīng)過了數(shù)輪產(chǎn)品周期的檢驗(yàn)，有著長期合作的穩(wěn)定供應(yīng)商，供應(yīng)安全性強(qiáng)，結(jié)合客戶體驗(yàn)，我們認(rèn)為可插拔形態(tài)的光模塊產(chǎn)品將繼續(xù)保持旺盛的生命力。頭部廠商在可插拔領(lǐng)域，無論是產(chǎn)品成熟度、供應(yīng)鏈完整性以及客戶深度方面，均有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)，這里的廠商主要是出海龍頭中際旭創(chuàng)、新易盛，以及國產(chǎn)廠商光迅科技、華工科技等。

硅光：與此同時(shí)，由于EML激光器的供應(yīng)緊張，以及速率的持續(xù)增長，硅光方案產(chǎn)品簡潔，頭部光模塊廠商在硅光芯片及相關(guān)領(lǐng)域均有深度布局，隨著供應(yīng)鏈逐漸成熟，我們認(rèn)為硅光將在2025年迎接確定性的放量，采用外掛CW光源的硅光方案將成為主流產(chǎn)品。目前中際旭創(chuàng)在硅光方案上布局最為領(lǐng)先，源杰科技有望借助硅光方案實(shí)現(xiàn)客戶重大突破。

短距離：在AI超算中，客戶追求更具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，擁有更低功耗，同時(shí)還能盡可能保證性能的產(chǎn)品方案。AEC方案由于其價(jià)格便宜、性能穩(wěn)定的特性，特別適合在短距離場(chǎng)景使用，已經(jīng)成為頭部廠商的短距離重點(diǎn)方案之一。而LPO方案則在性價(jià)比和功耗上具有一定優(yōu)勢(shì)，隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的跟進(jìn)，LPO方案有望成為明年短距離互聯(lián)的黑馬。頭部光模塊廠商基于自身在光電轉(zhuǎn)換上的深刻理解，有望繼續(xù)在短距離場(chǎng)景保持優(yōu)勢(shì)，我們認(rèn)為長期份額依舊將向頭部廠商集中。AEC方案重點(diǎn)推薦Credo、新易盛、中際旭創(chuàng)，而LPO方案依舊是中際旭創(chuàng)和新易盛較為領(lǐng)先。

光互聯(lián)：基于傳輸速率和功耗要求的持續(xù)提高，我們認(rèn)為長期看光進(jìn)的大趨勢(shì)非常明確，CPO將光滲透進(jìn)了交換機(jī)或GPU內(nèi)，OIO則將光滲透進(jìn)了芯片內(nèi)部，光口與GPU比例長期看將持續(xù)增長（參考博通CPO路線）。光互聯(lián)則高度受益于光進(jìn)的大趨勢(shì)，眾多黑科技方案有望加速在產(chǎn)業(yè)落地，光互聯(lián)無論是使用場(chǎng)景還是價(jià)值量，都呈現(xiàn)非常明確的提升態(tài)勢(shì)。光互聯(lián)領(lǐng)域，重點(diǎn)推薦海外為主的天孚通信和太辰光，推薦關(guān)注智尚科技。

9、風(fēng)險(xiǎn)提示

1、AI發(fā)展不及預(yù)期

當(dāng)前處于AI高速發(fā)展階段，若后續(xù)AI發(fā)展不及預(yù)期，則降對(duì)全行業(yè)造成沖擊。

2、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇

行業(yè)高度景氣，吸引了更多的參與者，若行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，則將帶來競(jìng)爭(zhēng)格局惡化問題。

3、地緣政治影響

地緣政治將對(duì)AI行業(yè)帶來潛在沖擊。

本文節(jié)選自國盛證券研究所已于2024年12月22日發(fā)布的報(bào)告《國盛通信丨進(jìn)擊的光通信——2025年通信行業(yè)投資策略》，具體內(nèi)容請(qǐng)?jiān)斠娤嚓P(guān)報(bào)告。

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