今年以来光通信板块乘着AI风口纷纷暴涨，一些股票例如$Lumentum (LITE.US)$今年股价截至昨日已翻倍。而一些传统大型科技公司例如$博通 (AVGO.US)$、 $迈威尔科技 (MRVL.US)$ 也在光通信有所布局。

在这篇文章中，我们将讨论光通信的概念、行业卡点、技术路线和主要玩家。

光通信到底是什么？

光通信作是以光波为传输媒介的关键通信技术，为支撑AI发展的核心基础设施。全球光通信芯片市场规模在2024年约为35亿美元，预计到2030年将突破110亿美元，年复合增长率达17%。其中，数据中心和AI算力需求是主要增长驱动力。

光通信涉及到的核心零部件包括：光芯片、激光器、光模块、光纤、硅光子等。硅光子与$英伟达 (NVDA.US)$提出的最新的CPO技术有关。我们将在第三部分讨论技术路线的时候解释其含义。

光通信纵向发展路径是从800G向1.6T乃至3.2T快速演进，而横向的技术扩张包括了OCS（谷歌TPU）、CPO（英伟达）等技术路线。

为什么光通信是AI基建时代的最关键环节之一？

光通信之所以成为最关键的环节AI 的训练、推理、数据调度全流程，本质上是数据流动与计算的过程，而光通信正是承载这一过程的 “数字血管”，其性能直接决定了 AI 基建的效率、规模与成本上限。没有光通信的 “大容量、低延迟、广连接、低成本” 支撑，AI 大模型的训练会陷入 “数据堵死管道” 的困境，AI 推理的实时性无法满足，分布式 AI 基建也无法落地。

如何实现数据传输最优解？从光铜大战说起

  • 电通信的单通道速率通常在10Gbps以下，且传输距离超过100米后信号衰减严重，无法支撑大规模集群间的长距离、高容量数据交互；电信号在铜缆中传输时，会因电阻、电磁干扰产生信号损耗，需频繁进行信号放大与纠错，导致延迟增加

  • 光通信通过光信号”传输数据，单通道速率已实现 800Gbps、1.6Tbps，且传输距离可达千米级或百公里级（跨数据中心），能轻松承载 AI 训练所需的数据洪流。此外，传输相同容量的数据时，光模块的能耗仅为电模块的1/5-1/10。

短距离传输耗电需求爆表，CPO是唯一路径

近期Ay­ar La­bs创始人Ma­rk Wa­de在同行（瑞银）半导体大会直指痛点：“ $Meta Platforms (META.US)$ 的新型Hy­p­e­r­i­on数据中心将在2030年耗电达2GW，2035年更升至5GW。相当于路易斯安那州全州居民用电的1.5倍。”他表示，AI训练任务的指数级增长使得数据中心机架功耗成为制约扩容的瓶颈。

目前英伟达提出的CPO旨在解决这一问题。CPO（Co-Packaged Optics，共封装光学）是一种将光学器件与电子芯片（如 ASIC、CPU、GPU等）封装在同一基板上的技术，可以进一步减少传输距离，并减少传统光模块用量。用于集成在CPO中的硅光子模块市场预计从2023年的14亿美元增长至2029年的103亿美元，年复合增长率45%，成为增长最快的细分领域。

$博通 (AVGO.US)$ 首席技术专家Tzu Hao Ch­ow也表示，AI服务器网络的“横向扩展”已普遍采用可插拔光模块，并逐步向CPO过渡。而“纵向扩展”仍依赖铜缆，但面临显著物理极限——当单通道速率从100G提升到200G时，铜缆的有效传输距离从4米缩短至2米，即便加装中继芯片，提升也极为有限。目前阻碍CPO全面替代铜缆的关键是其能耗仍高于10皮焦/比特（pJ/bit）

When：技术里程碑何时带来？

传统光纤、光模块的需求早已验证。而对于下一代光通信技术CPO，预计首先在交换机侧开始铺设，27年取代30%可插拔光模块。博通称“28年功耗将充分优化，替代铜连接”。博通Ch­ow预测CPO能耗将于2028年降至10 pJ/bit以下，2029年先进方案将进一步降至5 pJ/bit，届时具备大规模部署条件。Ay­ar La­bs强调CPO可大幅降低AI数据中心机架功耗。

Who：谁是主要玩家

美国厂家依旧占据高端市场，尤其是$Coherent (COHR.US)$， $Lumentum (LITE.US)$ 、 $博通 (AVGO.US)$ 这三家公司。

其中，Lu­m­e­n­t­um、博通在高速率芯片（如1.6T光模块）和硅光集成技术上占据领先。Coherent高意在高端光模块领域占据最大的市场份额，在美国总体光模块市场中份额为15%-20%。其次Lumentum在光模块2024年市占率约5%-7%。日韩公司则掌握材料工艺。日本住友电工、$三菱电机 (6503.JP)$在磷化铟（InP）外延片和高功率光纤激光器芯片上技术壁垒高。

$康宁 (GLW.US)$则为主要的光纤提供商。未来光纤的发展趋势为空芯光纤技术。空芯光纤将光限制在空气芯中传输，与传统实芯光纤相比，能显著降低信号衰减和延迟（实验室环境下其传输速度提升可达30%，色散降低6倍，损耗低于0.1dB/km）。这些特性使其非常适合未来大规模、长距离的AI计算集群互联。产业层面，空芯光纤的商用化进程正在加速。$微软 (MSFT.US)$计划在未来24个月内部署约15,000公里空芯光纤用于数据中心及AI大模型连接。

$英伟达 (NVDA.US)$ 是CPO技术的主要推手，近期频繁强调CPO方案。 $Lumentum (LITE.US)$ 表示已经收到其历史性的高功率光芯片订单，主要针对明年旺盛的CPO需求。明年下半年可能是CPO出货的重要时间点。根据英伟达自己路线图，CPO首先在交换机侧开始铺设，27年取代30%可插拔光模块。

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编辑/Rocky