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光电转换效率的战争:硅光为何在下一代互连中占上风?

作者: 预见大模型 AI技术 顶级公司 光模块 #顶级公司 #光模块 #AI技术

原文链接: https://www.yjnt111.top/article/398

一、算力洪水,电线快扛不住了

AI这波加速,不是“再加几个零”那么简单,而是直接把算力需求拉到失控边缘。GPT-3还在千亿参数,GPT-4已经冲到万亿,如今Anthropic、Google的新模型动辄数万亿。

参数暴涨带来的互连压力,也不是按部就班的翻倍,而是超线性 的膨胀:GPU数量一上去,连接数不是一加一,而是成倍叠加。集群越大,带宽需求的陡坡就越狠。

问题来了:靠电互连能撑吗?很难。800G刚铺开,1.6T就顶在眼前,铜线在200G/通道的情况下,距离两米以内就开始趴窝,功耗和信号完整性都逼到极限。换句话说,铜的物理天花板已经压顶。

所以行业几乎在同一时间下了判断:如果不把光学往芯片边上推,算力这条路根本走不下去。硅光,必须上场。

二、传统技术:EML还能撑,但注定是过渡

别急着把EML(电吸收调制激光器,可插式常用发射端) 判死刑。短期内,它依旧是主流。为什么?因为工艺成熟,良率高,客户敢买。

2025–2026年,全球数据中心1.6T模块的首批量产,预计仍以EML路线为主。它的优势在于——能快速把货堆出来,让客户有东西用。

但问题摆在眼前:

· 功耗 :800G模块多在约14–16W数据中心级1.6T 模块厂商目标普遍**< 25W,不同实现常见20W–30W** 区间,受工艺、散热与链路预算影响。

· 信号完整性 :在200G/通道 下,电芯片到光模块的通道极短,不得不加重定时芯片,增加功耗与成本。DAC(无源直连铜缆,低成本短距)在该速率通常≤2米 ,更长就要AEC(有源铜缆,内置重定时)或直接上光纤。

说白了,EML还能撑几年,但最多是“过渡品”。等3.2T上线,它会彻底露怯。投资者如果盯着EML长期逻辑,很可能买到的只是一张中途下车的票,而不是直达终点的票

三、硅光的杀手锏:能效与规模化

硅光的价值,很多人容易搞错。它不是说单个器件一定比III-V更高效,而是系统级能效更优

第一,能效。

通过把光器件靠近ASIC(专用芯片,承担计算/交换任务),电通道缩短,少掉几个重定时环节。公开测算普遍显示:系统功耗能有显著的双位数百分比下降 ,常见在20%–40% 的量级(视链路与实现而定)。对AI集群来说,这就是实打实地省电费。

第二,集成度。

硅光能在一片硅片上集成调制器、探测器和波导,大幅提升端口密度。对单柜几十个端口的AI集群来说,密度就是核心竞争力。

第三,规模化。

硅光可以用300mmCMOS(主流半导体工艺平台) 大规模生产,已形成平台化代工生态(如台积电、格芯等)。换句话说,只要需求上来,成本有望快速下行

当然,它也有痛点:激光器仍主要依赖III-V(砷化镓/磷化铟等化合物半导体) ,效率、良率、耦合方式,都是成本决定因素。真正的产业爆发,取决于能否跨过这道槛。

四、LPOvsCPO:谁更像赢家?

行业里争得最凶的,不是要不要上硅光,而是走LPO(线性驱动可插光模块) 还是CPO(光电共封装,把光学紧贴交换/加速芯片)

· CPO :极致能效,直接把光贴在ASIC边上,几乎零电通道损耗。但问题是可替换性差、返修要整机换 ,运维代价高。

· LPO :功耗比传统可插低不少,还保留了可替换性。对客户来说更“友好”,部署和运维压力小。

LPO在功耗与可维护性间取得平衡,但对链路预算与温控更敏感;CPO追求极致能效,“可替换性/返修”是主要争点。

那么谁赢?答案可能是分层分客户

超大规模数据中心追求极致能效,会率先试CPO。

大多数传统厂商,更在意成本和可维护性,LPO的接受度更高。

因此,2025–2027年光模块市场会呈现多路线并存:在器件层面,EML仍是早期量产主力,SiPh(硅光)处于验证与导入;在封装架构层面,传统可插(含LPO)与CPO将同步推进。最终产品形态可能是EML-LPO、SiPh-LPO或SiPh-CPO等不同组合。并行时间大概率长于市场普遍预期,真正的分水岭取决于224GSerDes(高速串行收发器)成熟度、热设计和运维TCO(总拥有成本)的评估。

五、产业格局:中美厂商的不同打法

1.海外

Intel:已量产100G–400G硅光模块,800G尚未自有量产。其可插式收发器业务已移交Jabil,目前800G模块主要由Jabil、MaxLinear推动,SourcePhotonics也基于Intel授权设计推出OSFP产品。

Broadcom、Cisco:推动硅光与交换芯片整合,直攻数据中心骨干。

英伟达:在NVLink(高速互连技术)与硅光互连结合,力图把光学纳入自家系统生态。

2.国内

中际旭创:2024年展示1.6T硅光模组,节奏积极。

光迅科技:推进硅光子芯片与封装验证。

3.差距与机会

国外优势在芯片与系统整合 ,国内优势在模组验证与交付速度 。这意味着:国内厂商可能在1.6T阶段率先受益,但在3.2T/CPO上要补课。

同时提醒:标准与生态仍在推进中 ,各家路线落地仍取决于器件成熟与客户验证节奏。

六、应用场景:第一战场是AI数据中心

1.短期(2025–2026)

1.6T模组从2025年启动小批量导入 ,在北美超大厂先落地;2026–2027年进入爬坡放量 。对供应链来说,这是第一波兑现周期。

2.中期(2027–2028)

3.2T的相关标准802.3dj(200G/通道以太网标准草案)仍在推进 ,业界普遍以2026年前后为目标窗口 ,存在进度不确定性。之后随平台成熟逐步放量。LPO与CPO的竞争在这个阶段会更清晰。

3.长期(2028+)

硅光会扩展到算力园区骨干网,甚至广域传输。那时它的身份不再只是“光模块”,而是整个算力网络的底座。

七、节奏感比信仰更重要

光模块产业最大的坑,就是时间表与资本节奏错位

· 1.6T是验证周期 :2025–2026年,客户看的是能不能交付,厂商看的是良率和成本。

· 3.2T是估值重估点 :2027–2028年,谁能交付稳定产品,谁才能拿到更高估值。

标准进度×器件成熟×客户采用意愿 ,构成放量的“三重闸门”:

· 标准进度 :802.3dj的完成度与互操作生态是否就绪;

· 器件成熟 :224GSerDes、光器件良率/耦合效率、热设计可达标;

· 客户采用意愿 :CPO的返修与TCO、LPO的环境敏感性与维护策略。

任一不足,都会把3.2T的放量窗口后移 ,并直接影响估值节奏。

投资者要小心两种误区:

· 过早押注CPO :技术没完全成熟、可维护性未证伪,客户不敢大规模用,短期可能踩空。

· 只盯着EML :看似安全,但等到3.2T淘汰赛,你手里的,很可能只是谢幕后的一张散场票

真正的逻辑是:节奏感比信仰更重要 。要知道什么时候业绩兑现,什么时候是预期驱动。

八、风险:别忽略隐藏的变量

除了激光器、封装、可靠性三大老问题,还有两点常被忽略:

· 客户采用意愿 :如果CPO的返修代价过高,客户可能推迟采购,把需求继续压在LPO或EML上。

· 标准落地风险 :802.3dj若出现延误,3.2T的产业节奏会整体后移。

这些风险点,决定了资本市场的波动区间。

九、算力越强,硅光越难回避

硅光不是“唯一解”,但它已经是下一代互连的必答题

短期看,EML仍能稳住交付;中期看,LPO与CPO展开拉锯;长期看,算力能效红线逼近,硅光几乎不可绕过。

这场战役的最终赢家,不是今天就能盖棺定论的。关键要看谁能先解决激光器、封装、可靠性这些现实难题。

算力越强,硅光越难回避。

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