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硅光模块产业链全解析:AI时代的“光之引擎”

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

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一、光的升级,正在改写AI的速度公式

过去一年,AI产业的焦点正在转移。

大家谈的不再只是GPU的性能,而是——算力之间,如何更快、更稳地互联。

在超算中心里,成千上万块GPU同时训练,一个大模型要在数百万次信号交互中完成。

但电线的速度、功耗、发热,早已逼近极限。

于是,AI世界开始让数据“乘光而行”。

电信号在机柜出口被转换成光信号,穿过光纤、跨越交换机,再变回电信号。

整个过程的关键环节,就是那枚看似普通的“小方块”——光模块。

然而传统光模块的极限也近在眼前。

速率上升带来的是功耗暴涨、热管理困难、制造成本高企。

如果要让AI数据中心继续提速,必须找到更高效的“光之路径”。

于是,硅光模块登上舞台。

它把激光器、调制器、探测器等光学元件全部刻进硅片,让光通信第一次拥有了芯片级的集成度与量产效率。

在9月的深圳光博会(CIOE)上,从中际旭创、新易盛,到光迅科技、天孚通信,几乎所有头部厂商都把展台核心留给了硅光。

1.6T样机、共封装光学(CPO,一种将光引擎与芯片同封装的技术)、光电路交换(OCS,用光信号直接完成网络连通)系统密集亮相,共同传递出一个信号:

AI的下一阶段提速,正在向硅光这一方向集中,在追求更高带宽、更低能耗、更紧凑封装的目标下,这一趋势愈发明显。

二、什么是硅光?它是怎么工作的

硅光,就是用“芯片的方式”来做光通信。

传统的光模块,是一堆小零件拼出来的。

里面有电芯片、光芯片、透镜、调制器、光纤端口……每一个都要靠人工去对准、组装。

它精密但昂贵、速度慢、效率低,就像拼一台手表——精度高但产量上不去。

硅光模块不一样。

它用的是半导体工艺,把这些光学元件都“刻”进一块硅片里。

激光器、调制器、探测器、波导,全都在同一块硅片上形成。

生产自动化、良率高、功耗低、体积还小。

你可以这样理解:

传统光模块是装出来的,硅光模块是造出来的。

它的工作过程可以分成四步:

第一步,电变光。

GPU发出的电信号,进入光模块的调制环节。它就像“翻译官”,把电信号变成光的闪烁节奏。

第二步,光传输。

光信号进入光纤,在数据中心里以接近光速传输。这一段几乎没有延迟,也不受电磁干扰。

第三步,光变电。

光信号到达另一台GPU后,被探测器接收,再转回电信号。两台GPU完成一次高速互联。

第四步,硅光的优势。

在传统模块里,这四步要靠多个独立零件来完成;而硅光模块在一片硅上就能搞定。光信号在片内完成发射、传输、接收,路径短、损耗低、发热少、速度更快。

硅光的好处有四个:

三、硅光模块产业链全景:从一片硅到一缕光

硅光模块看似只是一个巴掌大小的小盒子,却牵动着完整的产业链。

从原材料到芯片制造,从封装测试到系统应用,每一环都很关键。

整体可以分成三层:上游、中游、下游。

1.上游:材料和光源,是硅光的“地基”

硅光模块离不开两样核心元素:硅材料和光源。

硅是芯片的底座,而光源是“光发动机”。因为硅不会发光,所以需要外置的连续波光源(CW,持续发光的激光器)。

目前主流方案是CW光源,它负责把稳定的光送进硅光芯片,再由后端完成信号调制和传输。

国内厂商中,聚和材料、阿石创提供硅片和掩膜版;长光华芯、源杰科技、仕佳光子等公司正在加速推出大功率激光芯片。比如长光华芯展示了适配1.6T光模块的200毫瓦光源,源杰和仕佳光子的产品也已进入客户验证阶段。

上游决定“能不能点亮”。

2.中游:硅光芯片设计与封装,是产业链的“心脏”

硅光的技术门槛几乎都集中在这一环。

它负责把发射、调制、探测这些功能整合到一块硅片上,是整条产业的核心环节。设计厂商决定性能和架构,制造依托晶圆厂,封装则决定良率和成本。

全球范围内,英特尔、博通、Marvell、Ayar Labs等处于领先;国内的光迅科技、源杰科技、熹联光芯、联特科技正在追赶。

光迅科技已能批量提供200G、400G硅光芯片,并展示了1.6T模块样机。

在封装设备方面,精度要求极高。罗博特科、杰普特、钧恒创新等公司在光电耦合和晶圆级测试上有布局。

硅光越集成,对封装要求越高,这是当前国内最具挑战的环节。

3.下游:模块厂和系统应用,是“光变现”的地方

硅光芯片最终被封装进光模块,再进入服务器、交换机等整机系统。这一环利润最高,也最接近市场。

代表企业包括中际旭创、新易盛、天孚通信、光迅科技、剑桥科技、博创科技、熹联光芯等。他们把硅光芯片、光源、控制芯片整合成完整模块,交付给AI服务器厂商。

应用端主要集中在两类场景:

AI训练对带宽、功耗和密度要求极高,硅光模块的价值最容易体现。

硅光模块不是一个器件,而是一条跨学科产业链的结晶。

上游靠材料和光源奠基,中游靠芯片和封装突破,下游靠模块集成和系统验证落地。

从400G到800G再到1.6T,硅光不仅在加速AI数据中心的通信效率,也让更多中国公司有机会进入全球技术核心。

从一片硅到一缕光,从材料到算力中心,这是一个关于“速度”的产业链。谁能率先打通这条链,就能在AI浪潮的下半场抢到先机。

四、技术路线与趋势

AI的算力增长太快,光模块的升级也被迫提速。

从400G到800G,再到正在导入的1.6T,这不只是带宽翻倍,而是一场架构的变革。

目前主流的技术路径仍是可插拔光模块。

它通用、维护方便,坏了可以直接更换。

但随着机柜功率密度提升,模块离芯片太远,信号路径长、功耗大、延迟高。

于是,新的方向出现了——共封装光学(CPO)。

CPO的核心,是把光模块直接放到芯片旁边。

光引擎与GPU或交换芯片在同一块基板上封装,数据几乎不再经过传统电接口。

这样做的好处很明显:延迟更低、功耗更小、密度更高。

可插拔像外接网线,灵活但慢;CPO像内置通道,快但复杂。

不过,CPO需要重新设计整机架构,还要解决封装良率和散热问题。

它会先在高端AI服务器落地,而大规模普及仍需时间。

在这条演进路上,硅光正好处在中间位置。

它既能支撑可插拔方案,又是CPO的技术基础。

随着机柜功率密度上升与互联距离缩短的需求增强,光模块正从服务器侧逐步靠近芯片侧——而那一步,正由硅光来完成。

五、谁在领跑,谁在追赶

硅光的竞争,是芯片公司、光通信厂商和算力巨头的多方博弈。

1.  全球格局

英特尔是最早把硅光带进数据中心的公司,长期保持较高占比。

思科、博通、Marvell(迈威尔)等公司也在深度布局:思科通过收购Acacia等整合产业链;博通覆盖全球主要云厂商;Marvell重点投入CPO,与多家AI服务器厂商联合开发样机。Ayar Labs则在研发芯片级光互联,被视为下一代架构的重要候选。

2.中国格局

中国的优势在于市场需求强、迭代快。

中际旭创是领头羊,800G出货领先,1.6T硅光样机已亮相;新易盛推进1.6T产品验证;天孚通信深耕CPO连接器;光迅科技能自研连续波光源(CW);剑桥科技、博创科技、熹联光芯形成第二梯队。

硅光方案的渗透率正在快速提升。

3.市场趋势

据多家机构测算,到2027年前后全球硅光模块市场规模有望迈入百亿美元级别,并保持高双位数增长。美国厂商领先在系统集成,中国厂商优势在成本与交付。

竞争不再是产品之争,而是体系之争。

硅光的竞争,是速度与规模的赛跑。技术领先的在筑高墙,追赶者在拼速度。无论输赢,硅光都是AI通信的重要方向。

六、挑战与机遇:光虽快,也需要时间

硅光是大势所趋,但再快的技术,也得一步步走稳。

当前最大的难题有两个:

不过,这些问题都在被快速解决。

国内光源厂商已实现大功率激光器量产,封装自动化水平不断提升。

AI数据中心的需求在那里,算力越扩张,光模块越刚需。

硅光的挑战,是成长中的阵痛;方向明确,产业链投入持续。

七、光速时代的中国机会

AI时代的竞争,早已不只是算力的比拼,更是“传输效率”的战争。

当模型越来越大、机柜越来越密、功耗越来越高,决定AI能跑多快的,不再只是GPU,而是光。

而硅光,就是这场新速度革命的底层语言。

它让光通信从拼装时代迈进芯片时代,让AI的数据流动第一次具备了“半导体效率”。

更重要的是,这一次,中国并没有落后。

从中际旭创到新易盛,从天孚通信到光迅科技,国内厂商已经进入全球竞争的主舞台。

在封装、连接器、光源芯片等环节持续突破,产业链正在向成熟闭环迈进。

如果说过去十年,中国在GPU领域追着跑;那么未来十年,硅光将是我们最有机会并肩起跑的赛道。这不是短线题材,也不是风口投机,而是一条延伸向AI基础设施深处的慢变量。

当全球算力体系重新洗牌,光,不只是传输介质——它正成为下一代算力格局中最关键的变量。

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