01
互联网云厂进入AI军备竞赛状态，持续加大AI投入
海外CSP云厂的资本开支持续增加，景气度持续。
◆ Google:2025年全年capex 从750 亿美元上调至850亿美元。月均Tokens达到980万e，AI Overviews 20+亿的月度用户，Gemini app月活4.5+eGoogle Cloud新增客户量环比+28%。
◆ Meta: 25年全年capex上调至660-720亿美元。宣布启动 Prometheus 与 Hyperion 集群 项目，重金组建44人超级智能实验室，.Family of Apps 生态月活34.8亿，Meta AI月活超10亿.
◆ 微软：FY2025全年资本开支800亿美元，预计FY26Q1资本支出超300亿。过去一年数据中心新增超2吉瓦容量，数据中心数量超400个。
◆ AWS: 预计25年全年capex 1000亿美元。Alexa+用户数超过10万。
这轮AI，英伟达为首拉动了数据中心网络架构快速升级
数据中心内网络Scale-up/Scale-out对光模块需求量越来越大。Scale Up扩展算力的C2C互联技术，Scale Out做面向AI集群扩展AI芯片升级拉动互联传输带宽升级速率，光模传输端口速率快速提升。速率在B系列已经升级为1.6Tbps。
CSP云厂加速推动自研ASIC拉动数通需求，投入景气度已经显现
CSP加速了ASIC研发，每家都有自研AISC芯片并发展数据中心，数通行业持续受益。AWS目前以与Marvell协同设计Trainiumv2为主力，其主要支持生成式 AI与大型语言模型训练应用，AWS也和Alchip合作Trainium v3开发。Google已于2024年底推出TPU v6 Trillium，主打能效比和针对AI大型模型的最佳化，官方称相比上一代训练能力提升4X，推理吞吐量提升3X。Meta已部署首款自研AI加速器MTIA后，正与Broadcom共同开发下一代 MTIA v2。
台企AI ODM服务器工厂主要为META/MSFT/AWS/GOOGLE/NV等代工服务器，这个季度营收数据景气度极强反应了CSP投入AI的景气度。台企AI ODM厂商Q2势头良好，多家ODM厂商6月营收同环比增长。六家ODM厂商2025年6月营收合计为5823亿新台币，同比增长88%，环比增长5%。
CSP云厂拉动数通业务，对应光模块景气度快速提升
◆ META适配博通芯片部署DSF方案（256颗MTIA）：两层网络，MTIA:800G光模块=1:8。如果三层就是1:12。
◆ Google 3D-Torus集群（4096颗TPU）：对应TPU5:800光模块=1:1.5，对应TPU7:1.6T光模块=1:1.5。
◆ AWS Tran2集群方案（256颗Trainium）：tran2：400G光模块=1:2；未来Trainium3预计 tran3：800G光模=1:2。
国内智算中心互联解决方案“层出不穷”
02
光模块/硅光模块的发展
图解光模块/光器件/光芯片
光模块主要应用在数据中心通信和电信网络通信
应用趋势：随着移动互联网和云计算的发展，数据中心的计算能力和数据交换能力呈指数级增长，光通信的应用主体从运营商网络转向数据中心。硅光模块应用场景与光通信应用场景基本相同。Lightcounting 预测，硅光模块在光模块中的整体份额将从2023年的34%提升至2029年的52%。
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。硅光模块在骨干网、城域网等长距离传输场景中发挥重要作用。
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。近两年AIGC革命拉动新一轮数据中心网络发展，对光模块带宽及速率提出更高要求。硅光模块凭借高集成度、低功耗、低成本等技术优势，已成为数据中心通信领域的核心解决方案，主要应用于数据中心内部服务器间、机柜间及数据中心互联的短距传输场景。
光模块是各类光器件的集成品
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。
硅光模块：下一代高集成光传输模块（从分立器件向硅光技术发展）
硅光模块是基于硅光子技术的新一代光通信器件，其应用场景跟传统光模块类似，高集成度及兼容CMOS工艺成为其核心优势。硅光模块以硅光技术为核心，将激光器、调制器、探测器等光/电芯片都集成在硅光芯片上，再与DSP/TIA/DRIVER等电芯片组成硅光模块；传统光模块中各器件分立，需要连接与封装。
硅光技术以其材料特性以及CMOS工艺的先天优势，能够很好的满足数据中心对更低成本、更高集成、更低功耗、更高互联密度等要求，重要性将愈加凸显。Photonics-SOI（Photonics Silicon-On-Insulator）绝缘体上硅材料平台可以让标准CMOS晶圆厂实现了高速光发射器和接收器芯片的大批量生产晶圆，为数据中心内链路提供了高数据速率和高性价比的收发器解决方案。
硅光模块以硅光芯片为核心，与电芯片一起封装组成模块
硅光模块：将光源（部分异质集成在硅光芯片上）、硅光芯片，DSP、 TIA、CDR、驱动器等电芯片集成到一个PCB 板上并通过金属外壳封装。
硅光芯片：将调制器阵列、探测器阵列、耦合器、复用/解复用器件、光波导等细分光芯片集成在单个硅基芯片上。
➢ 有源光芯片包括激光器、调制器、探测器等。激光器是将电信号转化为光信号的关键器件，采用III-V族化合物例如InP；调制器将输入的电信号通过物理效应转换为光信号，精确调控光波的强度、相位或频率等参数，以实现信息在光纤中的高效传输；探测器通过光电效应将接收到的光信号转换为电流信号。
➢ 无源光芯片包括光波导、耦合器、复用/解复用器件等，分别用于光路由、光信号与硅光芯片的耦合以及波分复用/解复用。
硅光模块相比传统光模块拥有高集成度、低成本、低功耗优势
相较传统分立光模块，硅光模块具有高集成度、低成本、低功耗等优势。
高集成度：基于硅基CMOS工艺，将激光器、调制器、波导、光电探测器等光电器件单片集成于单一硅芯片，组件数量大幅减少，体积缩小约30%。
低成本：（1）相较于III-IV族材料，硅在自然界中丰度优势显著，成本远低于III-IV族材料；（2）通过集成化设计减少封装工序，组件与人工成本下降；（3）外置激光器方案具有成本优势。整体硅光模块相比传统光模块成本减少约20%。
低功耗：（1）高密度集成减少了分立器件之间连接的损耗；（2）由于不需要TEC来管理温度和性能，功耗降低了近40%。
发展趋势：高速传输、异质集成及新材料、封装工艺、新应用场景
趋势一：速率升级，从800G向1.6T/3.2T迈进。目前400G硅光模块技术成熟，800G产品实现批量出货，1.6T产品进入量产阶段，支撑AI算力网络与超大规模数据中心的带宽需求，采用PAM4调制技术单通道速率突破200Gbps，实现光链路线性度与稳定性的显著提升。未来硅光模块速率将进一步向3.2T发展， DP-QPSK 等相干调制渗透率提升。
趋势二：薄膜铌酸锂等新型材料实现异质集成。目前硅光模块激光器主要采取外置CW光源方案，仅intel实现片上异质集成的商业化，未来硅光芯片将向更高集成度发展，在硅基芯片上异质集成InP激光器可能成为主流方案；薄膜铌酸锂在高速调制中表现优异，与硅光异质集成可弥补硅基调制器的带宽瓶颈，未来可能在商业化硅光芯片中应用；硅基氮化硅混合集成的应用扩展、石墨烯等二维材料在硅光芯片的应用正在被研究。
趋势三：工艺创新实现集成化与先进共封装。硅光芯片基于成熟的CMOS工艺，12英寸硅光晶圆生产线将逐步普及，推动成本下降；未来异质集成技术将更加成熟，实现激光器、调制器、探测器与电子电路的单片集成；硅光技术支持实现更高集成度实现光电共封装，深度融入交换机侧的CPO（共封装光学）架构，缩短电互连距离，降低功耗与延迟，支持3.2T及以上带宽演进，在C2C（芯片到芯片）短距互联中，OIO（光输入输出）技术成为焦点，依托硅光集成实现低功耗、高带宽通信。
趋势四：光计算、激光雷达、医疗健康等新应用场景。数通领域硅光模块向内部互联延伸，通过高集成、低成本特性，为相干技术下沉提供了物理载体；电信领域硅光模块在5G通信领域可用于前传、中传和回传网络，提供高带宽、低延迟的连接解决方案，未来渗透率将进一步提高；硅基光电子优势明显，除了在光通信领域的作用外，在其他商业领域如光计算、激光雷达、消费电子和医疗健康等领域的价值也逐渐显现。
硅光模块相比传统光模块成本降低约20%，功耗降低近40%
硅光模块通过高集成度的硅光芯片和CW光源方案实现了显著的成本优势。以800G光模块为例（1）相较于传统单模光模块，硅光模块将传统分立式光器件（TOSA/ROSA）替换为单片集成的硅光芯片。（2）CW光源以1供多路方式替代8颗100G EML激光器。（3）硅光芯片的高集成特性还减少了PCB/结构件的复杂度，相关PCB/结构件用量减少。
更低的功耗：SiPh解决方案中光学和电子元件的高集成度可节省近40%的功耗。一方面硅光模块节省了传统光模块使用的TEC（温控）器件，以800G光模块为例约节省2W功耗；另外一方面CW光源相比EML激光器从数量和个体功耗上都大幅降低。
硅光模块产业链：英特尔为全球龙头，我国已形成全产业链布局
全球硅光产业链包括英特尔、思科、Marvell、博通、英伟达和IBM等主要的垂直整合企业，其中在数据通信领域，英特尔在出货量和收入方面属于市场头部；以及AyarLabs、OpenLight、Lightmatter和Lightelligence等初创公司/设计公司。UCSB、哥伦比亚大学、斯坦福工程学院和麻省理工学院等研究机构，以及GlobalFoundries、Tower Semiconductor、imec和TSMC等代工厂，还包括应用材料、阿斯麦和爱思强等设备供应商。
我国硅光模块产业链已形成从芯片设计、器件供应到模块制造的全链条布局，光模块企业包括中际旭创、新易盛、光迅科技、华工科技、亨通光电、博创科技、德科立等均在布局硅光技术。
光模块行业变革：每轮周期都是技术迭代和需求爆发的共振
光模块行业变革：技术迭代致格局变化加速，东升西落
光模块通信东升西落。2024年，全球光模块厂TOP 10，中国占据7个席位。从动因看，每一轮技术变革都是格局洗牌的机会。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。部分厂商没有前置技术储备或产品质量不稳定，导致份额逐步丢失。
光模块技术路线演变进，呈现非线性的加速趋势（2年一迭代）。100G光模块2016年开始起量，2022年逐渐接近高峰。400G DR4从2018年开始起量，于2025年达到高峰期；200G FR4从2020年开始起量，于2023年达到高峰期；2022年是800G开始商用的元年；2025年1.6T开始导入。
03
光通信前沿技术发展（CPO/OCS/OIO等）
Scale-out：CPO确定性技术方向，或在明年起量
Scale-out：谷歌引领OCS全光交换，有望成为CPO的下一代技术
Scale-out：高密度光连接器由MPO向MMC发展
随着MPO从基础的12芯向24芯甚至更多芯数演进，单连接器可集成更多光纤成为趋势。 MMC是一种支持多芯光纤集成的连接器，更高布线密度是核心优势。 MMC采用精密光纤排列与封装技术，优化插芯结构、缩小连接器间距，在单位面积集成更多光纤触点，实现“更小体积、更高芯数”。如MMC-16每1RU可容纳3456根光纤，约为MPO-16的3倍，紧凑的机械设计与光纤排列技术，MMC在单位空间内集成更多光纤，其低插入损耗、高可靠性特性，更适配1.6Tbps等超高速率场景。
Scale-up：从铜连接向正交背板发展
Scale-up：PCIe Switch是解耦利器，逐步成为交换芯片主流
Scale-up：OIO实现算力芯片间的光互联，MicroLED或是新光源
Ayarlabs、博通、intel等头部厂商均在积极研发Optical IO技术，实现算力芯片间的光互联。
DCI：数据中心间互联技术亟待升级,空芯光纤或受益发展
PCIeSwitch/CPO/OCS/DCI市场规模（参考来源：国信证券经济研究所）
本文转载自智车行家
