AI光互连市场及厂商深度研究纪要 - 通信人家园

时间: 2026-3-12 09:17

作者: 无聊小北 标题: AI光互连市场及厂商深度研究纪要

AI数据中心网络正朝着带宽每两年翻倍、低延迟、十万级XPU高密度集群、10米至10公里长距离传输的方向快速演进，传统铜互连技术在高带宽、长距离场景下出现严重的信号衰减问题——即使是高性能200GSerDes，DAC铜缆传输距离也仅2米，有源铜缆也无法满足多机架长距互联需求，光学互连成为高带宽长距场景的必然选择。

通过自下而上的模型测算，2025年全球AI光互连市场规模为140亿美元，预计将以39%的复合年增长率（CAGR）增长，2030年达到730亿美元，占届时2450亿美元AI网络总可寻址市场（TAM）的39%。从端口结构来看，2030年光互连端口将占数据中心100G+端口总量的71%，铜端口占比仅29%；同时scale-up场景将成为光互连新的增长蓝海，预计2031年scale-up单元将占AI网络单元总量的46%。

光收发器凭借可插拔形态、灵活配置、高速长距性能优势，长期是光互连的核心支柱，也是当前AI光互连市场的绝对主力。

市场规模与增长：预计市场规模将从2025年的126亿美元增长至2030年的454亿美元，2025-2030年CAGR达29%，占2030年光互连总市场的62%以上。

产品周期：800G光模块周期将持续至2028年，峰值出货量约8400万只；1.6T正处于大规模爆发的临界点，3.2T将在2028年后快速起量，多代产品周期重叠形成持续增长动力。

价格趋势：800G光模块ASP下滑速度显著慢于历史前代产品，放量后两年价格CAGR仅20.1%，远低于400G的29.9%；1.6T/3.2T受CPO等新技术冲击，价格下滑速度将有所加快。

核心优劣势：优势在于模块化、灵活配置、成熟的多厂商生态、优秀的可维护性与热管理能力；核心风险是功耗随速率提升快速攀升，1.6T模块功耗最高达30W，在大型AI集群中功耗占比可达40%。

线性可插拔光学（LPO）与线性接收光学（LRO）是传统光模块与CPO之间的折中技术，核心是移除/保留部分DSP芯片，在降低功耗的同时保留可插拔形态的优势。

技术特点：LPO完全移除收发两端DSP，功耗降至6-10pj/bit，接近CPO水平；LRO仅保留发射端DSP，功耗低于10pj/bit，同时保留了诊断遥测功能，可靠性优于LPO。

市场规模：预计2030年市场规模达51亿美元，其中LRO占比约63%，但整体仅占光互连总TAM的最高8%，属于细分利基市场。

技术局限：仅适用于100G/200G/通道场景，400G/通道以上无技术可行性，无法替代CPO的长期技术路线。

CPO将光学引擎与开关ASIC异质集成在同一封装基板上，从根本上解决了传统光模块的功耗、信号损耗瓶颈，是下一代AI光互连的核心技术。

核心性能优势：功耗低至5pj/bit，未来路线图低于1pj/bit，相比传统15pj/bit的光模块实现3-3.5倍功耗降低；电信号损耗从传统22dB降至4dB以内，信号完整性提升64倍；同时大幅提升带宽密度，减少故障点。

市场节奏与规模：2027年开始逐步起量，2028年迎来规模化拐点，2030年核心组件TAM达150亿美元，占光互连总市场的20%；2030年CPO将占AI光端口总量的31%，其中3.2T端口中CPO渗透率达66%。

市场结构：scale-up场景将成为CPO最大市场，2030年scale-upCPO市场规模达94亿美元，占CPO总市场的60%，超过scale-out场景的56亿美元，核心原因是scale-up当前以铜互连为主，属于蓝海市场，带宽需求是scale-out的9倍。

生态进展：NVDA、AVGO、MRVL等头部厂商已推出成熟的CPO平台，Meta实测CPO相比传统光模块实现65%功耗节省，相比LPO也有35%功耗优势；CPO的平均无故障时间（MTBF）超250万小时，远超最可靠光模块的100万小时以内，可提升24KGPU集群的利用率90%。

OCS是无需光电信号转换的全光交换设备，直接在光域完成光路路由，是传统光电光（OEO）电交换机的重要替代方案。

核心优劣势：核心优势是功耗极低（仅100-200W，电交换机达数千瓦）、纳秒级超低延迟、速率与协议无感知、可大幅减少光模块用量；劣势是切换速度较慢、不适合突发流量、初始成本较高。

核心应用场景：骨干交换机替换（当前最大应用）、AI scale-up互联、集群冗余备份、跨数据中心互联。

主流技术路线：MEMS方案（LITE主导，技术成熟、高radix、低插入损耗）、数字液晶方案（COHR独家供应，无机械运动部件、高可靠性、低串扰）。

随着1.6T/3.2T高速率光模块与CPO技术的落地，硅光子技术将快速替代传统GaAs（VCSEL）、InP（EML）方案，成为AI光互连的绝对主流：

核心优势：高集成度、可依托成熟CMOS工艺大规模量产、成本可扩展性强、适配CPO的深度集成需求；

核心驱动：CPO的UHP CW激光器、1.6T/3.2T高速光模块将成为硅光子技术渗透的核心抓手。

AI光互连产业链分为上游基础层、中游核心制造层、下游集成与应用层，全产业链格局如下：

衬底/晶圆（AXT、住友、Freiberger）、外延设备（AIXTRON、VECO，AIXTRON占据光电器件外延设备90%市占率）、晶圆代工厂（台积电、格芯、TowerSemi）、特种衬底（Soitec，光子SOI衬底龙头）。

光学芯片/组件：LITE（EML龙头、CPOUHP激光器核心供应商）、COHR（磷化铟全产业链布局、CW激光器核心厂商）；

终端客户：亚马逊、微软、谷歌、Meta、甲骨文、阿里、腾讯、字节跳动等超大规模云厂商，以及NVDA等AI芯片龙头。

据测算，2030年AI网络整体TAM将达到2452亿美元，2025-2030年复合年增长率达48.6%，细分赛道的规模与增速如下：

AI光互连市场实现爆发式增长的核心驱动因素是什么？对该市场的规模与增速给出了怎样的核心预测？

底层需求的刚性爆发：AI算力集群的快速扩张，推动数据中心网络向高带宽、低延迟、长距离、高密度方向演进，而传统铜互连技术出现物理瓶颈——DAC铜缆在200GSerDes下传输距离仅2米，即使有源铜缆也无法满足多机架长距互联需求，10米以上、高带宽场景下光学互连成为唯一可行方案，这是行业增长的核心底层逻辑。

技术迭代打开全新增长空间：光互连技术从800G向1.6T、3.2T快速升级，同时CPO、OCS等新技术突破了传统光模块的功耗与性能瓶颈，成功渗透进scale-up这一原本由铜互连主导的蓝海市场，而scale-up场景的带宽需求是scale-out的9倍，为行业带来了第二增长曲线。

供需格局与产业生态的强支撑：下游超大规模云厂商与AI芯片龙头需求确定性极强，NVDA已与LITE、COHR签订数十亿美元级的多年供应协议，锁定核心产能；同时高端光芯片、光学组件的扩产周期长达18-24个月，行业整体产能紧张，供需错配进一步推动了市场规模的扩张，也强化了厂商的盈利稳定性。

核心预测为：2025年AI光互连市场规模为140亿美元，预计2025-2030年将以39%的复合年增长率（CAGR）增长，2030年达到730亿美元，占届时2450亿美元AI网络总可寻址市场（TAM）的39%；从端口结构来看，2030年光互连端口将占数据中心100G+端口总量的71%，成为AI网络互联的绝对主流。

传统可插拔光模块、LPO/LRO、CPO三大核心技术路线的核心定位与市场前景有何差异？未来的技术演进格局是怎样的？

传统可插拔光模块：是当前市场的基本盘与长期主力，核心定位是AIscale-out场景的主流互联方案。凭借模块化、灵活配置、成熟多厂商生态、易维护、热管理优秀的核心优势，其市场规模将从2025年126亿美元增长至2030年454亿美元，2025-2030年CAGR达29%，始终占据光互连市场60%以上的份额；800G周期将持续至2028年，1.6T迎来大规模爆发，多代产品周期重叠形成持续增长，仅在超高速率、scale-up场景面临CPO的替代。

LPO/LRO：是过渡性的折中方案，核心定位是100G/200G/通道场景下的低功耗补充方案。通过移除/部分移除DSP实现功耗降低，同时保留可插拔形态的优势，预计2030年市场规模达51亿美元，但仅占光互连总TAM的最高8%，属于细分利基市场；其技术局限性显著，400G/通道以上无可行性，无法成为长期主流技术，仅为CPO大规模落地前的过渡选择。

CPO（共封装光学）：下一代光互连的核心技术，核心定位是突破传统光模块瓶颈、打开scale-up蓝海市场的颠覆性方案。通过光学与ASIC的深度集成，实现3-3.5倍的功耗降低与信号完整性的大幅提升，预计2027年起量、2028年规模化落地，2030年核心组件TAM达150亿美元，占AI光端口总量的31%；其中scale-up场景将成为最大市场，2030年占CPO总市场的60%，是光互连行业最大的新增增长极。

未来技术演进格局：三者并非完全替代关系，而是长期共存、场景分化的格局。可插拔光模块仍将是scale-out场景的长期主力；LPO/LRO仅在中低速率场景作为补充，随速率提升逐步退出主流市场；CPO将在200G/400G/通道的超高速率场景、scale-up场景成为绝对主流；同时硅光子技术将贯穿三大技术路线，成为底层技术的绝对主流，2030年占AI光器件出货量的84%。

AI光互连产业链中，哪些核心环节具备最高的成长确定性与竞争壁垒？对应的核心受益厂商有哪些？

AI光互连产业链中，高端光学芯片/组件环节、高速DSP芯片环节、CPO核心平台环节具备最高的成长确定性与竞争壁垒，核心原因是这些环节技术门槛高、扩产周期长、客户认证壁垒深，当前处于供需紧张状态，议价能力强，是行业增长的核心受益环节，具体如下：

竞争壁垒：高端EML、UHPCW激光器具备极高的工艺壁垒，磷化铟外延片良率控制难度大，扩产周期长达18-24个月，头部厂商已被NVDA等龙头锁定多年产能，客户认证壁垒极深，是产业链中议价能力最强的环节。

核心受益厂商：LITE（高速EML市占率超50%，NVDACPO核心UHP激光器供应商）、COHR（全球领先的磷化铟全产业链布局，6英寸晶圆厂产能扩张4-5倍，NVDACPO核心供应商）。

竞争壁垒：高速光模块DSP需要匹配200G/通道的SerDes能力，具备极高的芯片设计与先进制程壁垒，头部厂商占据了绝大多数市场份额，与下游光模块厂商、交换机厂商生态绑定深度高，随800G向1.6T升级，市场份额将进一步向头部集中。

核心受益厂商：MRVL（光模块DSP市场份额领先，深度受益800G向1.6T的升级周期，同时CPO技术布局领先）、AVGO（交换机ASIC与DSP一体化布局，CPO交换机龙头）。

竞争壁垒：CPO需要光学引擎与ASIC的深度协同设计，同时涉及先进封装、3D集成等核心技术，技术门槛极高，仅头部芯片厂商具备完整的平台化能力；OCS则需要长期的光学工程积累，主流技术路线被头部厂商独家掌控，先发优势显著。

核心受益厂商：NVDA（CPO技术核心推动者，2026年量产Spectrum-X/Quantum-XCPO系统）、AVGO（已迭代至第三代CPO交换机平台Davisson，非NVDA生态的核心CPO供应商）、LITE（MEMSOCS龙头）、COHR（液晶OCS独家供应商）。

除此之外，光模块制造环节也具备较强的成长确定性，头部厂商凭借规模效应与客户先发优势深度绑定海外超大规模云厂商，核心受益厂商包括中际旭创（全球第一大光模块供应商）、新易盛、海信宽带、光迅科技等。

技术指标	VCSEL	EML	CW激光器（硅光子）
传输距离	短距，最高50米	中长距，500米-40公里	中长距，10公里以上
单通道速率	100G/lane量产出货，200G/lane研发中	200G/lane量产出货	200G/lane配合硅光子调制实现
核心成本	低	高	中等
功耗	低	较高	中等
核心适用场景	800G短距光模块、机架内互联	1.6T中长距光模块、园区/城域互联	硅光子光模块、CPO核心光源
核心厂商	COHR、AVGO	LITE（市占率超50%）、COHR、三菱	LITE、COHR

细分赛道	2025年规模（亿美元）	2030年规模（亿美元）	2025-2030年CAGR
AI网络整体	338	2452	48.6%
一、AI交换机	130	836	45.1%
其中：scale-out与OCS	76	425	41.2%
scale-up交换机	54	412	49.9%
二、AISmart NIC	48	660	69.1%
三、AI连接与其他	160	956	42.9%
其中：光互连	140	725	39.0%
铜互连	21	231	62.2%

厂商	核心投资逻辑
英伟达	CPO技术核心推动者，2026年量产Spectrum-X/Quantum-XCPO系统，深度绑定上游光器件厂商
美满电子	光模块DSP市占率领先，CPO技术布局完善，收购Celestial强化scale-up光互连能力
博通	CPO交换机龙头，已迭代至第三代Davisson平台，生态适配性强
Macom	LPO/LRO芯片组核心供应商，高速模拟芯片龙头
Credo	LRO模块龙头，AEC产品快速起量
Lumentum	高速EML市占率超50%，NVDACPO核心UHP激光器供应商，MEMSOCS龙头
Coherent	磷化铟产能全球领先，NVDACPO核心供应商，液晶OCS独家厂商