AI算力之光模块与铜连接
AI算力之光模块与铜连接
随着AI大模型的快速发展，对算力的需求激增，这不仅推动了GPU等计算硬件的发展，也对网络传输提出了更高的要求。传统的400G网络架构已经难以满足大模型的海量数据交换需求，800G及1.6T高速连接成为必然选择。同时，CPO（共封装光学）、硅光等新技术的加速导入，正在推动光模块行业进入新一轮迭代。本文将深入探讨AI算力需求增长背景下，光模块和铜缆连接技术的发展趋势。
1. 背景：AI浪潮驱动算力需求激增
1.1 AIGC与大模型快速崛起：算力与网络传输迎来双向需求
以ChatGPT为代表的大模型在全球范围内引发对人工智能应用的新一轮热潮，驱动超大规模GPU集群（如NVIDIA、AMD、华为昇腾、寒武纪等）在训练与推理端的部署。
海外云巨头（微软、亚马逊、谷歌、Meta等）以及国内互联网大厂（阿里、腾讯、字节等）在AI数据中心的资本开支显著提升，2023-2025年投资规模仍将保持高位。
网络互联成为算力提升过程中的关键瓶颈：传统400G网络架构难以支撑大模型的海量数据交换，800G及1.6T高速连接势在必行；在短距离场景下，铜缆（DAC、ACC）互连也发挥一定作用，但随着速率提升、距离要求变长，对光模块的需求更为迫切。
1.2 网络连接多元化：光模块与铜缆并存，速率与距离决定应用场景
光模块：负责将电信号与光信号互相转换，适用于数米至数百公里传输。高阶速率（400G/800G/1.6T）的数据中心互连主要采用光模块方案，是数据中心与AI集群间高速连接的核心。
铜缆互连：包括DAC（Direct Attach Cable）和ACC（Active Copper Cable），主要用于极短距离（1-3米）的机架内/机架间连接，具备成本低、功耗相对较低的优势。但当速率升至400G乃至800G时，铜缆信号衰减非常严重，线缆粗且传输距离受限，不利于数据中心大规模部署。因此DAC/ACC只在短距、超短距应用中使用，而大部分AI集群网络仍需光模块互连。
1.3 CPO、硅光等新技术加速导入，推动光模块行业新一轮迭代
CPO（Co-Packaged Optics）：将光学器件和交换 ASIC/SoC 在同一封装内高度集成，减少传统电缆连接造成的能耗和信号损耗，显著降低功耗并提高带宽密度，是 1.6T 及更高速率场景的主要潜在方案。有望在 2025 年前后开始小规模商用、2026 年后逐步放量。
硅光（Silicon Photonics）：将光器件与电芯片集成在同一硅基底上，具备更高集成度、可大幅降低光模块成本与功耗，已在 400G 及 800G 时代逐步渗透。随着带宽进一步攀升，硅光与 LPO/CPO 等结合成为光模块技术演进的重要方向。
LPO（Linear-drive Pluggable Optics）：将部分 DSP 功能转移到交换芯片中，仅保留驱动和跨阻放大器在光模块内，降低模块功耗与延迟。短期在 800G/1.6T 场景具备一定潜力。
2. 高速光模块：800G进入起量期，1.6T指日可待
2.1 算力需求拉动：光模块需求总量与速率同步提升
从400G到800G：在2022年前后，400G是主流高速光模块。随着AIGC计算流量暴涨，云厂商及大模型企业开始批量采购800G光模块，预计2023-2024年为800G的快速放量期。部分厂商（如中际旭创、新易盛）已实现800G产品批量交付。
1.6T研发加快：英伟达、博通、思科等希望在2024-2025年实现1.6T产品商用。国内龙头（中际旭创等）亦陆续推出1.6T样品并送测。随着芯片速率翻倍（如英伟达B100/H200、博通Tomahawk5/5x），1.6T成为新一代高速互连的重要里程碑。
市场规模：LightCounting等机构预测，2022-2027年全球光模块市场CAGR超过10%，到2027年有望突破200亿美元；800G及更高速率产品在数通市场增长最为突出。
2.2 中国厂商在高速领域竞争力稳固
国内龙头已在400G-800G代有较好市占率，给北美云厂商大规模供货，并持续向1.6T演进；具备规模化产能、技术积累及快速交付能力，海外云客户依赖度较高。随着国内AI建设的加速，有望进一步收益。
3. CPO 与硅光对行业走向的影响
3.1 CPO：功耗、带宽与集成度的大幅提升
核心原理：把交换芯片和光引擎进行封装级集成，光电耦合距离大幅缩短、可使用更少的高速 SerDes 通道，进而降低整体互连的功耗与延迟。
在 1.6T 及更高速率场景具备明显优势：当前可插拔方案逐渐逼近极限，CPO 可在单机箱内提供更高的端口密度，更好地支持 AI 集群对于超大带宽和低时延的需求。
对供应链影响：CPO 不再采用标准可插拔光模块形态，将颠覆现有封装与交付模式，对光芯片、封装以及交换 ASIC 厂商提出一体化的更高要求。传统光模块厂商需要与交换芯片大厂开展更紧密的合作，研发与生产模式均迎来变革。
3.2 硅光：更高集成度与低功耗，潜在渗透率在 800G 及以上将快速提升
性能及成本优势：硅光在高速率下相比传统分立式方案，封装更集成、功耗与成本更低，产线规模化后具备明显竞争力。
适用场景：主要应用于大规模数据中心与算力网络的短中距离互连（数十米到几公里不等），已在 400G 出现部分商用，800G、1.6T 时渗透率有望提升。
对现有光器件市场格局冲击：光子集成厂商具备更高附加值与技术壁垒，将掌控产业链核心利润环节。国内龙头（如中际旭创、新易盛等）大力投入硅光技术储备，海外如Intel、Ciena 等也在布局。
3.3 行业走向：两大技术路线成为下一代主流，推动光模块行业加速升级
CPO 与硅光并不是割裂的，二者可结合在 1.6T、3.2T 时代共同降低功耗、提升带宽密度；也可能出现部分厂商将硅光器件封装至交换 ASIC，实现更紧密的 CPO 方案。
对于行业而言，新技术将重塑部分市场格局，也带来进一步的规模化需求。具备强大研发能力、上下游资源整合能力以及大规模产能的厂商将受益于此次技术升级。
4. 铜缆互连：短距离应用仍存机会，但高阶速率正被光方案取代
4.1 DAC与ACC在AI集群中的定位
DAC（无源直连铜缆）：结构简单、成本低，主要用于同一机架或相邻机架内的0.5-3米连接。然而在速率超过400G时，DAC线缆粗且易受电磁干扰，部署难度增大。
ACC（有源直连铜缆）：在DAC基础上增加信号放大/均衡芯片，延长传输距离、改善信号完整性，但成本和功耗比DAC更高，仍不及光模块在高阶速率下的可扩展性。
4.2 高阶速率趋势下：铜缆出货量相对受限：**对于速率超过 400G、传输距离超过 2-3 米的场景，铜缆互连方案难以满足衰减、线缆直径等要求，正逐步被光模块替代。但在机架内 1-2 米以内的极短距离场景，DAC/ACC 仍因其低成本、零功耗（无源）优势而保留一定市场。
5. 重点企业竞争格局与策略
中际旭创：全球高速光模块龙头，800G已实现批量交付，1.6T持续布局，与海外云厂商（如谷歌、微软、亚马逊、Meta等）合作紧密；
新易盛：高速硅光、400G/800G产品积极推进，承接Meta等海外客户订单；
天孚通信：光器件与封装龙头，为英伟达、思科等厂商提供器件/ODM服务，CPO/LPO器件布局；
华工科技、光迅科技：在国内大厂中市占率居前，并积极拓展海外市场；
铜缆厂商：如沃尔核材，长飞光纤旗下铜缆业务、泛达（外企）等，在短距连接领域占据部分份额，但随着网络速率不断攀升，份额有所放缓。
6. 未来走势：AI推动高速光模块持续增长，CPO&硅光加速变革
6.1 短期：800G 光模块进入放量期，1.6T 商用在即
云厂商与 AI 公司仍处在 2023-2024 年建设高速期，800G 出货量快速攀升；1.6T 产品在 2024 年或开始小批量试水，2025 年左右逐步成熟。
CPO、LPO等方案或将逐步落地，但大规模应用尚需时间，短期对传统可插拔光模块不会造成立即冲击，反而会因为行业对算力的紧迫需求推动既有方案的批量采购。
6.2 中长期：CPO 与硅光成为高阶形态，带来生态重构与附加值提升
当交换 ASIC 速率超过 51.2Tb/s甚至 102.4Tb/s，传统可插拔形态将难以满足能耗和集成度要求，CPO 可成为下一代形态；硅光则可与 CPO/LPO 结合进一步优化。
产业链价值向掌握核心硅光芯片设计、光子集成、CPO封装技术的头部企业集中。传统器件和代工厂若无法及时转型或被边缘化。
6.3 重点关注：掌握高速封装能力、硅光核心技术储备及海外客户资源的厂商
同时，博通、思科、英伟达等正在推进1.6T交换芯片与CPO、LPO、硅光等新方案，2025年有望进入初步商用。未来2-3年将是光模块迭代速度最快的时期。
国内厂商凭借大规模产能、成本优势及高端技术突破，在高速光模块市场保持一定领先地位，有望维持或扩大全球份额。
国内龙头（中际旭创、新易盛、天孚通信、华工科技、光迅科技等）在 800G~1.6T 时代保持市占率并积极研发新技术。
部分厂商（如天孚通信）在器件/封装领域与英伟达、思科等合作布局自有 CPO 封装线；部分厂商（如中际旭创等）较早自研硅光芯片并与 Tower 等厂合作流片，后续有望在 CPO/LPO 方案中抢占先机。
7. 结论：光模块行业蓬勃向上，新技术变革打开长期空间
AI 算力驱动的高速光模块繁荣：目前 400G 是大规模应用主力， 800G 正在放量阶段， 1.6T 前景可期；同时 CPO & 硅光等技术路径迭代，协同加速降本增效，也将逐步成熟并重塑产业生态，推动整体行业升级与继续扩容。对云厂商而言，算力建设时效性、能耗及带宽密度是核心考量，高速光模块市场短期持续景气，中长期新技术引领量价齐升。
铜缆互连在短距离仍有应用，但份额逐渐被光方案挤占：在 200G/400G 场景下短距离连接仍可使用 DAC/ACC，成本低但距离受限且速率更高时衰减严重，不适合大规模数据中心整体部署；未来 AI 大规模网络连接，光纤+光模块仍占据主导地位，铜缆互连对行业增量拉动有限。相对增速缓慢，但在短距应用保留一定需求；整体不改行业“向光”大势。
总体而言，光模块在AI大模型时代将持续放量升级，国内，海外建设持续加码，国内龙头在800G/1.6T等高速领域已抢占先机，而铜缆互连则主要在极短距离中保留少量应用，整体市场增长较为平稳。新技术（如硅光、CPO）落地推进速度存在不确定性，可能导致市场竞争格局变化。更多厂商涌入高速光模块赛道，毛利率有下行压力。
(单纯思路梳理，不构成任何投资建议)