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中国公司拿下全球前三的行业，正为AI未来架起高速桥梁 | 知料

人工智能激光器芯片ai电信


作者 | 林晴晴
编辑 | 袁斯来
2023年 ， 科创板时报评选年度“十大科技热词” ， 光模块作为AI元年最火爆的概念之一跻身其中 。
AI走向智能的前提 ， 是传输和处理海量数据 ， 而光模块正是实现这一目标的关键 ， 它们在数据中心内高速传输数据 ， 为机器学习和深度学习提供动力 。
光模块通过光电转换技术 ， 激光器和光电探测器共同作用 ， 将电信号转换成光信号 ， 再经由光纤传达至千里之外实现信息的快速流转 ， 使得大量AI处理所需的数据能够迅速传输 。
据Light Counting预测 ， 光模块的全球市场规模在2022-2027年或将以CAGR11%保持增长 ， 2027年有望突破200亿美元 。 智研产业研究院数据显示 ， 2023年我国光模块行业市场规模达532.6亿元 ， 较2022年增长24.2% 。
随着AI技术向更高复杂性迈进 ， 对光模块的需求也在增长 ， 高速率如400G、800G的模块已经投入使用 ， 随着自动驾驶、大规模云计算普及 ， 对光模块速率要求会高达1.6T 。
当AI席卷全球时 ， 光模块这个平淡多年的行业忽然升温 ， 二三线光模块厂商迎来了景气周期 。
截至9月 ， A股市场共有14家光模块公司发布了2024年中报 ， 业绩可观 。 整体实现营业收入相比去年同期增长超50% ， 归母净利润更是翻倍 。
然而 ， 他们面临严峻的现实 。 光模块是个老行业 ， 很多厂商只是在同质化竞争中挣扎 。 中国公司需要革命性的新技术 ， 跟上AI技术奔跑的速度 。

井喷的需求 ， 狂飙的光模块
光通信系统以光纤作为传输介质 ， 因此传输的信号是光信号 ， 但对信息作分析处理时必须转换成电信号才能进行 。
光模块正是光通信系统中完成光电转换的核心部件 。 光模块由光器件、功能电路和光接口等构成 ， 其中光器件是光模块的关键元件 ， 包括激光器（TOSA）和探测器（ROSA） ， 分别实现在发射端将电信号转换成光信号 ， 以及在接收端将光信号转换成电信号的功能 。
当前 ， 光模块典型的应用场景包括接入网、城域网、骨干网、数据中心网络 。
其中数据中心应用需要的光模块己占大约75%通信所需光模块的市场份额 ， 是光模块的主要应用场景之一 。
近年来 ， 随着AI技术的迅猛发展 ， 特别是以ChatGPT诞生后 ， 大模型浪潮席卷全球 ， 整个行业对高速、高密度、高可靠性和低功耗的光模块需求激增 。
【中国公司拿下全球前三的行业，正为AI未来架起高速桥梁 | 知料】光模块行业排名前列的公司多来自中国 。
从平安证券整理的最新企业排名来看 ， 2023年全球前十的光模块公司里 ， 中国公司就有7家 。
2016年 ， 中际旭创第一次进入全球前十行列 ， 而后仅两年时间跃升至第二；2022年中际旭创与Coherent并列全球第一 ， 2023年 ， 中际旭创超过Coherent成为全球第一 。 此外 ， 华为也在同年进入前三 。
最新披露的中报显示 ， 中际旭创2023年实现营业总收入107.18亿元同比增长11.16% 。
业绩的增长 ， 是国产光模块技术更新和全球光模块格局变化的侧影 。
昔日的跟随者 ， 今朝的领跑者 。
21世纪的第一个十年里 ， 西方光模块企业凭借早期的市场进入和研发重点 ， 主要致力于芯片创新与产品开发 ， 占尽先机 。 随着行业的发展 ， 一些企业开始将利润较薄的光模块制造业务外包 ， 特别是向劳动力成本较低的中国等发展中国家市场转移 。
到了2018年 ， 许多海外厂商逐步退出了这一领域 ， 与此同时 ， 中国的光模块商则借助成本效益、市场规模、电信设备商扶持及多年的技术沉淀等优势 ， 拿下市场份额 ， 逆转了局面 。
目前 ， 中际旭创已率先实现了800G规格光模块的量产 ， 鸿腾精密科技收购70%股权的华云光电也对外宣布已具备从100G至800G光模块的大规模量产能力 。 在OFC 2024展会上 ， 华为展示了其在光模块领域的最新技术和产品 。 光迅科技联合思科成功推出1.6T OSFP-XD硅光模块 ， 这是基于硅光技术的光模块技术的重大飞跃 ， 旨在推动数据中心实现更高的传输速率 。
华经产业研究院数据显示 ， 我国10Gb/s以下的低端光模块国产化率已达90% ， 10Gb/s光模块的国产化率为60% 。
然而 ， 尽管中国在光模块封装能力上全球领先 ， 且已占据过半的市场份额 ， 但高端光芯片的国产化率相对较低 ， 尤其是在25G及以上规格 ， 存在较大国产替代空间 ， 国产化率仅为10% 。

光电合封或将成为现实
光模块的性能在很大程度上取决于其封装技术的精确度和稳定性 ， 因为封装结构直接关联到光信号的传输质量和效率 。
一个精良的封装设计能够确保光信号在模块内部的传输过程中损耗最小 ， 同时提供足够的强度和稳定性 ， 以支持高速数据传输 。 因此 ， 封装技术在光模块的整体性能中扮演着关键角色 ， 对于实现高保真度的光信号输出至关重要 。
全球持续增长的数据量需求对光模块封装技术在传输速率、性能指标、外形尺寸、光电集成程度、封装工艺技术都提出了更高的要求 ， 在追求小型化、集成化以外 ， 降本增效也尤为重要 。
在光通信器件的封装领域 ， 各种结构形式层出不穷 ， 以适配多样化的应用场景 。
当前 ， 光模块的封装多采用可插拔式设计 ， 这种设计不仅体积小巧 ， 而且功耗较低 ， 更容易满足现代通信设备对于空间和能效的严格要求 。
然而 ， 在追求极致性能的长距离和高速相干光通信领域 ， 不可插拔式的封装结构仍然是首选 ， 尽管相对没有那么灵活和便捷 ， 但它们能够提供更高的性能和稳定性 。
受制于PCB高速电信号传输瓶颈 ， 传统的可插拔式的光模块在速率越高的情况下 ， 信号质量劣化现象越严重 ， 传输的距离也就越受限 。
在这种情况下 ， 光电合封技术（Co-Packaged Optics CPO）可减少传输讯号损失 ， 增加封装密度、强化热管理 ， 成为高速高密度光互连的最有前景的解决方案 。
所谓光电合封技术 ， 指的是通过将光收发模块与ASIC芯片共同封装 ， 实现了更短的电互连距离和更高的互连密度 ， 从而降低了信号衰减和系统功耗、成本 ， 实现高度集成 ， 并提高了传输效率 。
光电合封技术能够支持更高的数据速率和更密集的数据中心环境 。 它通过光电融合的方式 ， 为高速、高效、高密度的光互连提供了新的可能性 。
“光电集成合封是下一代光电模组以及片间互联（OIO/CPO）的必由之路 。” 「傲科光电」CEO商松泉告诉36氪 。 傲科光电 2016年6月在深圳成立 ， 是一家主攻高速模拟电芯片、硅光子芯片与光电集成产品的设计公司 。
不过 ， 尽管光电合封技术具有明显的优势 ， 但它也面临着技术挑战 ， 包括如何实现高精度的光电芯片集成、如何确保长期的可靠性以及如何制定统一的行业标准等 。
短期内 ， 可插拔式光收发器因其成熟的技术和便捷的系统布建方式 ， 当前仍为市场上的主流选择 。
然而 ， 随着数据中心对更高速率和更大数据传输量的需求不断增长 ， 光电合封技术以其在能耗、量产成本、数据传输带宽上限方面的优势 ， 逐渐展现出其长远潜力 。
尽管光电合封技术在器件制备、激光器、DSP、建模仿真等方面仍面临挑战 ， 但业界仍看好其发展 。 许多大型企业如亚马逊AWS、微软、Meta、谷歌等云计算巨头 ， 以及思科、博通、Marvell等网络设备和芯片制造商都在积极布局CPO相关技术和产品 。
最关键的转折点来自产业端 。 硅光集成技术的快速发展为光电合封技术的产业化提供了强有力的支持 。
硅光技术指的是利用成熟的CMOS工艺 ， 通过在硅基衬底上集成光学和电子组件 ， 实现器件的微型化、高性能和低成本生产的技术 。
硅光技术能够提供更高的集成度和更好的性能 ， 同时降低成本和功耗 。 例如 ， 硅光模块可以共享一个光源 ， 减少器件数量 ， 从而降低整体成本 。
此外 ， 硅光技术可以利用CMOS工艺的规模优势 ， 进一步降低成本 。 在封装方面 ， 硅光模块的集成度更高 ， 相同光通道数下体积更小 ， 有助于提高封装良率和降低封装成本 。
Yole统计的数据显示 ， 2022年硅基光电子芯片规模约6800万美元 ， 预计2028年市场规模将增长至6亿美元以上 ， 2022-2028年化复合增长率将实现44% 。 Yole指出 ， 这部分主要增长动力来自800G及以上速率的可插拔模块 ， 它们会用于高速数据中心和机器学习 ， 后者要求更高的数据吞吐量及更低延迟的传输 。
而对于1.6T速率的光互联 ， 多家机构认为 ， 随着技术的进步和市场的推动 ， 预计硅光技术将在未来的数据中心和高性能计算中发挥更加重要的作用 ， 尤其是在1.6T及以上速率的光互联升级中 ， CPO和相干方案将成为主要的技术趋势 。
当前 ， 距离光电合封技术真正投入实际使用还有一段距离 。
如今 ， 在这场AI发展“军备竞赛”中 ， 战场已满是硝烟 。
新的战线即将拉开 ， 残酷的市场留给光模块厂商的考验和机遇更甚 ， 竞争也只会更加激烈 。

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