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研发客服大模型的风已经吹了超过半年，由GPT-4引发的军备赛不仅没有熄火，反而愈演愈烈。很多人关注智能涌现，也有人关注算力，而实际上，由AI带动的还有光通信产业。
你相信光吗？事实上，除了电，光也是引领科技潮流向前的重要力量，正如走入千家的光纤、光猫一般，光通信能力不足，AI也难发挥其力大砖飞的功效。
Yole最新数据显示，全球光模块市场将在2022年~2028年间以12%的年复合增长率增长，届时光模块市场将翻一番，从2022年的110亿美元增长至2028年的223亿美元。这些增长主要由大型云服务厂商对于光纤网络容量CSP和800G高速率模块需求而推动。[1]
无论是券商，还是产业，都曾不止一次传出消息表示，光模块与GPU是强绑定关系，从英伟达明年GPU产能与封装能力来看，明年英伟达GPU供应可达400万颗，而这将撑起1000万只800G光模块的市场。
作者丨付斌
出品丨电子工程世界
“光”引领数据中心未来
首先，要强调的是，我们口中时常提起的光模块（Optical Module）通常指代的是光收发一体模块光收发一体模块（Optical Transceiver）。
光模块是一个比较泛的词，具体包括光接收模块（Transmitter）、光发送模块（Receiver）、光收发一体模块（Transceiver）和光转发模块（Transponder）等，我们现在说的光模块是负责光电转换的那个光收发一体模块，下文也统称光模块。[2]
从产业链中来看，光模块的上游是光芯片（成本占比30%~60%）、电芯片（成本占比18%）、PCB（成本占比5%）、结构件等，将光芯片加工封装为光发射组件（TOSA）及光接收组件 （ROSA），再将光收发组件、电芯片、结构件等进一步加工成光模块。简单来说，就是光芯片，到光器件，再到光模块的关系。
光通信产业链及市场规模，图源丨国信证券[3]
光模块处于光通信产业链的中游，主要完成光电转换和电光转换，在发送端将光通信设备的电信号转换成光信号，通过光纤传输后，在接收端把光信号转换成电信号，由设备进行信息处理。光放大器主要应用于光通信设备中，直接对光信号进行光功率放大，从而实现光信号的长距离传输。[4]
光通信器件分类，图源丨中国电子元件行业协会[5]
光模块有多种分类方式：
按传输速率可分为≤1 Gbit/s/2.5 Gbit/s/10 Gbit/s/25 Gbit/s/50 Gbit/s/100 Gbit/s/200 Gbit/s/400 Gbit/s/800 Gbit/s等； 按传输距离可分为几十米/100 m/500 m/2 km/10 km/40 km/80 km/几百千米/≥1 000 km等，按调制格式可分为强度调制（NRZ/PAM4）、相位调制（DP-QPSK/DP-n QAM）； 按是否支持波分复用（wave-division multiplexing,WDM）可分为灰光、彩光，按光接口类型可分为双纤双向（duplex）、单纤双向（Bi Di）； 按工作温度可分为商业级（0℃～+70℃）、工业级（–40℃～+85℃）和扩展级（–20℃～+85℃）； 按封装类型可分为可插拔式（SFP+/SFP28/SFP56/QSFP28/CFP2/QSFP-DD/OSFP等）和不可插拔式（168-pin/320-pin等）。[6]
光模块典型功能框图及基本分类方式，图源丨《电信科学》[6]
目前，光模块主要包括电信传输、数据中心两大核心应用场景。
电信市场方面，主要应用于基站/PON/WDM/OTN/交换机/路由器等设备。
5G对设备的构架及数量和传输速率均有明显要求。前传光模块集中在25G和50G高速光模块，市场需求量相比于中传/回传更大，未来四年预计有48Mu市场需求量；中传光模块数据量更大，要集中在50G和100G高速光模块，并不断要求向100G及以上升级，未来四年总市场需求量约16Mu；回传光模块有着最高的信号速率要求，集中于100G，200G及400G，需200G及以上升级，未来四年市场需求约7Mu。
LightCounting数据显示，全球电信侧光模块市场预计到2025年可达33.54亿美元，2023年~2025年增速分别3.4%、11.8%、9.2%。
数据中心方面，主要应用于服务器/架顶交换机/核心交换机等设备。
目前，传统三层网络结构式服务器架构向叶脊架构数据中心进化，当前新建成的超大型数据中心以叶脊架构为主，大大增加了数据中心内部交换连接点的数量，各环节各端口使用40G~400G速率的光模块。[7]
LightCounting数据显示，全球数据中心光模块市场至2025年或将增长至73.33亿美元，年均复合增长率为14%。
两大应用场景光模块需求逻辑，图源丨亿渡数据[8]
光是说说，似乎感觉不到光模块的重要性，但实际上光模块在数据中心中用量极大。
目前，国内将近90%数据中心采用传统三层架构，部分新建大型数据中心采用混合结构，实际组网方式较为复杂，兼具多种架构的特点，光模块的用量也介于传统架构和新型架构之间，也就是说1000台机柜数据中心中，要使用8000个40G光模块，800~4000个100G光模块。
1000台机柜数据中心中，不同架构数据中心光模块使用数量，参考资料丨易飞扬通信[9]
不同的场景下，光模块的市场表现有所不同。
Yole统计显示，2022年~2028年，全球有源光纤（AOC，Active Optical Fiber）市场将从9亿美元增至24亿美元，年复合增长率达17%；可插拔式以太网（Ethernet Pluggable）将从54亿美元增至123亿美元，年复合增长率达15%；嵌入式集成光学器件（Integrated optics Embedded）将从0.38亿增至1.37亿美元，年复合增长率达24%；xWDM将从27亿美元增至56亿美元，年复合增长率达12%；无源光网络（PON optics，Passive Optical Networking optics）将从10亿美元增至11亿美元，年复合增长率达2%；无线前传（Wireless Fronthaul）将从8亿美元降至6亿美元；无线中传/后传（Wireless Mid/Backhaul）则保持2亿美元。
2022年~2028年光收发器全球市场预测，图源丨Yole
光模块整体遵循着小型化、低损耗、热插拔、高速率、远距离和智能化方向发展，除此之外观望未来，光模块的未来发展趋势会遵循以下几点：
光模块速率会越来越高，高速光模块商业化部署将会成为未来重点，包括800G光模块、1.6T光模块、吞吐量交换专用集成电路等； AI/ML光模块应用会越来越广，而这其中光模块的运维、新型DC应用、生成式AI、空间计算、自动驾驶等问题； 光模块功耗会越来越低，功耗效率控制、DSP技术、SerDes技术、光学引擎等将不断迎来新技术； 光模块成本会越来越低，届时将拥有更低的每比特成本，涉及大容量技术、机架内技术、线性驱动光学、SiPh PIC等。
中国厂商强者愈强
在光模块领域， 欧美日起步早、积累多，是市场的主导者。这些国家的研究机构和先进企业通过不断积累核心技术和生产工艺，逐步实现产业闭环，拥有极高的技术壁垒。
国内虽然起步较晚，但发展速度极快。
LightCounting数据显示，2010年仅武汉电信器件有限公司（WTD，后与光迅科技合并）一家上榜全球光模块TOP10；2016年和2018年变为海信宽带、光迅科技两家；2022年全球TOP10有7家是中国企业，分别是旭创科技（与Coherent并列第1）、海思（第4）、光迅科技（第5）、海信宽带（第6）、新易盛（第7）、华工正源（第8）、索尔思光电（第10），其余则是Coherent（也就是II-VI）、思科（Cisco）和英特尔（Intel）。
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