AI 算力驱动光模块全链上行，国产替代构筑产业新生态
1.1 光模块：构建高速信息网络的基石部件
光模块（Optical Transceiver）是实现电信号与光信号相互转换的核心器件，为全球高速信息网络提供物理支撑。在发送端，其通过激光器（LD）将算力设备输出的电信号转为光信号；在接收端，通过光探测器（PD）将光信号还原为电信号，保障数据完整传输。作为电子世界与光子世界的“翻译官”，光模块已成为数据中心、AI集群及运营商骨干网中不可或缺的关键组件。
光模块按封装、速率、光纤模式和波长等维度持续演进：
- 封装形态：主流为可插拔式（SFP/SFP+、QSFP28、QSFP-DD/OSFP），正加速向OBO、NPO及CPO/OIO等更高集成度架构升级，以提升带宽密度与能效；
- 传输速率：正由100G/200G快速迈向400G/800G，并在AI训练场景推动下向1.6T、3.2T演进，对应SR（短距）、LR（长距）、ZR（超长距）等差异化规格；
- 光纤模式：单模光模块（1310nm/1550nm）适用于长距、大容量骨干传输；多模光模块（850nm）成本更低，主用于数据中心短距互联；
- 波长类型：“灰光”指单一波长（850nm/1310nm/1550nm）；“彩光”包括CWDM和DWDM，通过波分复用实现单纤多路传输，显著节省光纤资源，广泛应用于骨干网。
1.2 光模块产业链：价值集中于上游芯片，国产替代加速推进
光模块产业链价值高度集中于上游光/电芯片与中游封装测试环节。其中，光器件占总成本70%以上，而TOSA（光发射组件）与ROSA（光接收组件）合计贡献光器件价值的80%以上。随着速率提升，光芯片成本占比已升至50%以上，成为性能与成本的决定性因素；电芯片占比稳定在15%–20%；PCB、外壳、散热结构件等占比合计不足10%。产业链呈现“上游芯片定性能、中游封装定可靠性”的格局，高端化趋势持续推动价值链向核心芯片环节集聚。
光芯片经精密加工与无源光组件封装，形成TOSA与ROSA；再与电芯片、PCB、结构件等集成，最终完成光模块制造。按功能划分，光器件可分为：
- 光无源器件：无需外部供电，承担连接、耦合、分波/合波等基础“管路”功能；
- 光有源器件：需外部供电，完成光电/电光转换，是信息传输“价值创造”的核心环节。
1.2.1 上游·光芯片：电光转换核心，美日主导，中国结构性突破
光芯片分为激光器芯片（发射端）与探测器芯片（接收端）。激光器按出光结构分为边发射（FP/DFB/EML）与面发射（VCSEL）两类：DFB/EML具备高速调制与稳定性，适用于中长距；VCSEL成本低、易集成，主攻数据中心短距互联。探测器主要包括PIN与APD，后者灵敏度更高，适用于长距与高性能场景。
材料体系以III-V族半导体为主：磷化铟（InP）因高频响应、温漂小、噪声低，成为DFB/EML/PIN/APD主流衬底，覆盖骨干网与DCI；砷化镓（GaAs）则主要用于VCSEL，在短距互联及消费电子传感领域广泛应用。
全球光芯片市场呈“美日双头垄断，中国结构性突破”格局。Coherent、Lumentum、三菱电机、住友电工等凭借25G+高速DFB/EML芯片构筑技术壁垒。我国已实现2.5G/10G产品全面自主；25G DFB芯片由武汉敏芯、源杰科技等实现规模化商用，切入5G前传与数据中心；但在EML及高端APD等“卡脖子”环节，国产化率仍较低，是当前攻坚重点。
1.2.2 上游·电芯片：高速信号处理核心，国产化壁垒最坚
电芯片负责驱动激光器、放大探测信号及完成高速电信号处理，对信号完整性、功耗与热管理要求极高。其设计复杂度随速率提升呈指数级增长，尤其在800G/1.6T时代，需支持PAM4调制、DSP算法、低延迟SerDes等关键技术。目前高端电芯片（如Driver、TIA、CDR、DSP）仍由美企Marvell、Macom、Semtech及日企住友电工等主导，国产厂商尚处验证导入初期，是当前产业链国产化最难突破的一环。
（报告来源：国投证券。本文仅供参考，不构成任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）