中國公司拿下全球前三的行業，正為AI未來架起高速橋樑

2023年，科創板時報評選年度“十大科技熱詞”，光模組作為AI元年最火爆的概念之一躋身其中。

AI走向智能的前提，是傳輸和處理海量資料，而光模組正是實現這一目標的關鍵，它們在資料中心內高速傳輸資料，為機器學習和深度學習提供動力。

光模組通過光伏轉換技術，雷射器和光伏探測器共同作用，將電訊號轉換成光訊號，再經由光纖傳達至千里之外實現資訊的快速流轉，使得大量AI處理所需的資料能夠迅速傳輸。

據Light Counting預測，光模組的全球市場規模在2022-2027年或將以CAGR11%保持增長，2027年有望突破200億美元。智研產業研究院資料顯示，2023年中國光模組行業市場規模達532.6億元，較2022年增長24.2%。

隨著AI技術向更高複雜性邁進，對光模組的需求也在增長，高速率如400G、800G的模組已經投入使用，隨著自動駕駛、大規模雲端運算普及，對光模組速率要求會高達1.6T。

當AI席捲全球時，光模組這個平淡多年的行業忽然升溫，二三線光模組廠商迎來了景氣周期。

截至9月，A股市場共有14家光模組公司發佈了2024年中報，業績可觀。整體實現營業收入相比去年同期增長超50%，歸母淨利潤更是翻倍。

然而，他們面臨嚴峻的現實。光模組是個老行業，很多廠商只是在同質化競爭中掙扎。中國公司需要革命性的新技術，跟上AI技術奔跑的速度。

01 井噴的需求，狂飆的光模組

光通訊系統以光纖作為傳輸介質，因此傳輸的訊號是光訊號，但對資訊作分析處理時必須轉換成電訊號才能進行。

光模組正是光通訊系統中完成光伏轉換的核心部件。光模組由光器件、功能電路和光介面等構成，其中光器件是光模組的關鍵元件，包括雷射器（TOSA）和探測器（ROSA），分別實現在發射端將電訊號轉換成光訊號，以及在接收端將光訊號轉換成電訊號的功能。

當前，光模組典型的應用場景包括接入網、都會網路、骨幹網、資料中心網路。

其中資料中心應用需要的光模組己佔大約75%通訊所需光模組的市場份額，是光模組的主要應用場景之一。

近年來，隨著AI技術的迅猛發展，特別是以ChatGPT誕生後，大模型浪潮席捲全球，整個行業對高速、高密度、高可靠性和低功耗的光模組需求激增。

光模組行業排名前列的公司多來自中國。

從平安證券整理的最新企業排名來看，2023年全球前十的光模組公司裡，中國公司就有7家。

2016年，中際旭創第一次進入全球前十行列，而後僅兩年時間躍升至第二；2022年中際旭創與Coherent並列全球第一，2023年，中際旭創超過Coherent成為全球第一。此外，華為也在同年進入前三。

最新披露的中報顯示，中際旭創2023年實現營業總收入107.18億元,同比增長11.16%。

業績的增長，是國產光模組技術更新和全球光模組格局變化的側影。

昔日的跟隨者，今朝的領跑者。

21世紀的第一個十年裡，西方光模組企業憑藉早期的市場進入和研發重點，主要致力於晶片創新與產品開發，佔儘先機。隨著行業的發展，一些企業開始將利潤較薄的光模組製造業務外包，特別是向勞動力成本較低的中國等開發中國家市場轉移。

到了2018年，許多海外廠商逐步退出了這一領域，與此同時，中國的光模組商則借助成本效益、市場規模、電信裝置商扶持及多年的技術沉澱等優勢，拿下市場份額，逆轉了局面。

目前，中際旭創已率先實現了800G規格光模組的量產，鴻騰精密科技收購70%股權的華雲光伏也對外宣佈已具備從100G至800G光模組的大規模量產能力。在OFC 2024展會上，華為展示了其在光模組領域的最新技術和產品。光迅科技聯合思科成功推出1.6T OSFP-XD硅光模組，這是基於硅光技術的光模組技術的重大飛躍，旨在推動資料中心實現更高的傳輸速率。

華經產業研究院資料顯示，中國10Gb/s以下的低端光模組國產化率已達90%，10Gb/s光模組的國產化率為60%。

然而，儘管中國在光模組封裝能力上全球領先，且已佔據過半的市場份額，但高端光晶片的國產化率相對較低，尤其是在25G及以上規格，存在較大國產替代空間，國產化率僅為10%。

02 光伏合封或將成為現實

光模組的性能在很大程度上取決於其封裝技術的精確度和穩定性，因為封裝結構直接關聯到光訊號的傳輸質量和效率。

一個精良的封裝設計能夠確保光訊號在模組內部的傳輸過程中損耗最小，同時提供足夠的強度和穩定性，以支援高速資料傳輸。因此，封裝技術在光模組的整體性能中扮演著關鍵角色，對於實現高保真度的光訊號輸出至關重要。

全球持續增長的資料量需求對光模組封裝技術在傳輸速率、性能指標、外形尺寸、光伏整合程度、封裝工藝技術都提出了更高的要求，在追求小型化、整合化以外，降本增效也尤為重要。

在光通訊器件的封裝領域，各種結構形式層出不窮，以適配多樣化的應用場景。

當前，光模組的封裝多採用可插拔式設計，這種設計不僅體積小巧，而且功耗較低，更容易滿足現代通訊裝置對於空間和能效的嚴格要求。

然而，在追求極致性能的長距離和高速相干光通訊領域，不可插拔式的封裝結構仍然是首選，儘管相對沒有那麼靈活和便捷，但它們能夠提供更高的性能和穩定性。

受制於PCB高速電訊號傳輸瓶頸，傳統的可插拔式的光模組在速率越高的情況下，訊號質量劣化現象越嚴重，傳輸的距離也就越受限。

在這種情況下，光伏合封技術（Co-Packaged Optics, CPO）可減少傳輸訊號損失，增加封裝密度、強化熱管理，成為高速高密度光互連的最有前景的解決方案。

所謂光伏合封技術，指的是通過將光收發模組與ASIC晶片共同封裝，實現了更短的電互連距離和更高的互連密度，從而降低了訊號衰減和系統功耗、成本，實現高度整合，並提高了傳輸效率。

光伏合封技術能夠支援更高的資料速率和更密集的資料中心環境。它通過光伏融合的方式，為高速、高效、高密度的光互連提供了新的可能性。

“光伏整合合封是下一代光伏模組以及片間互聯（OIO/CPO）的必由之路。” 「傲科光伏」CEO商松泉告訴硬氪。傲科光伏2016年6月在深圳成立，是一家主攻高速模擬電晶片、硅光子晶片與光伏整合產品的設計公司。

不過，儘管光伏合封技術具有明顯的優勢，但它也面臨著技術挑戰，包括如何實現高精度的光伏晶片整合、如何確保長期的可靠性以及如何制定統一的行業標準等。

短期內，可插拔式光收發器因其成熟的技術和便捷的系統布建方式，當前仍為市場上的主流選擇。

然而，隨著資料中心對更高速率和更巨量資料傳輸量的需求不斷增長，光伏合封技術以其在能耗、量產成本、資料傳輸頻寬上限方面的優勢，逐漸展現出其長遠潛力。

儘管光伏合封技術在器件製備、雷射器、DSP、建模模擬等方面仍面臨挑戰，但業界仍看好其發展。許多大型企業如亞馬遜AWS、微軟、Meta、Google等雲端運算巨頭，以及思科、博通、Marvell等網路裝置和晶片製造商都在積極佈局CPO相關技術和產品。

最關鍵的轉折點來自產業端。硅光整合技術的快速發展為光伏合封技術的產業化提供了強有力的支援。

硅光技術指的是利用成熟的CMOS工藝，通過在矽基襯底上整合光學和電子元件，實現器件的微型化、高性能和低成本生產的技術。

硅光技術能夠提供更高的整合度和更好的性能，同時降低成本和功耗。例如，硅光模組可以共享一個光源，減少器件數量，從而降低整體成本。

此外，硅光技術可以利用CMOS工藝的規模優勢，進一步降低成本。在封裝方面，硅光模組的整合度更高，相同光通道數下體積更小，有助於提高封裝良率和降低封裝成本。

Yole統計的資料顯示，2022年矽基光伏子晶片規模約6800萬美元，預計2028年市場規模將增長至6億美元以上，2022-2028年化複合增長率將實現44%。Yole指出，這部分主要增長動力來自800G及以上速率的可插拔模組，它們會用於高速資料中心和機器學習，後者要求更高的資料吞吐量及更低延遲的傳輸。

而對於1.6T速率的光互聯，多家機構認為，隨著技術的進步和市場的推動，預計硅光技術將在未來的資料中心和高性能計算中發揮更加重要的作用，尤其是在1.6T及以上速率的光互聯升級中，CPO和相干方案將成為主要的技術趨勢。

當前，距離光伏合封技術真正投入實際使用還有一段距離。

如今，在這場AI發展“軍備競賽”中，戰場已滿是硝煙。

新的戰線即將拉開，殘酷的市場留給光模組廠商的考驗和機遇更甚，競爭也只會更加激烈。 (硬氪)