野村——全球AI趋势追踪:光通信芯片市场趋势:激光器、调制器与材料供应链——核心观察点
未来三至五年,全球光通信芯片需求将由800G与1.6T可插拔光模块,以及面向Scale-up与Scale-out网络的NPO(近封装光学)与CPO(共封装光学)方案共同驱动。硅光(SiPh)配合CW(连续波)激光器正成为主流架构,凭借供应链多元化与成本效率,持续侵蚀传统EML(电吸收调制激光器)份额。技术路线呈现“Fast and Narrow(少通道、超高速)”与“Slow and Wide(多通道、中低速)”双轨并行:前者由SiPh与EML主导,后者由VCSEL与MicroLED开启增量场景。高端光芯片在2026至2027年仍受InP(磷化铟)衬底、外延良率与设备交期约束,供给缺口难解。
一、网络分层与光芯片映射
Scale-out层(机柜间互联):800G与1.6T可插拔模块仍是AIDC主流。野村预计,到2027年,基于CW激光器的硅光模块渗透率可达60%至70%,其余由EML补足。英伟达与思科联合推出USFP(超高密度小尺寸可插拔)设计,携手TE Connectivity与Amphenol,支持200G与400G SerDes,单模块聚合带宽最高6.4T,平滑延续可插拔生态,降低向3.2T以上演进的切换成本。
Scale-up层(GPU集群内):当SerDes向448G及以上演进,铜缆衰减成为物理瓶颈。NPO与CPO将光电转换界面拉近至芯片侧。硅光为主流,但VCSEL因低功耗、易维护与供应链成熟,在短距Scale-up重获关注。
Scale-across层(跨机房/园区):传统IMDD(强度调制直接检测)受色散与距离限制,相干光通信成为必然。Coherent Lite(轻量相干)面向20公里内场景,采用更简化DSP与固定波长,谷歌预计自2027年起部署2.4T Coherent Lite。
二、激光器芯片:从EML到SiPh+CW,VCSEL与MicroLED补位
主流激光芯片类型:
FP与DFB:中低速、短中距基础光源。
EML:100G及以上单模高速长距主力,InP体系,成本高但信号质量优。
CW激光器:为硅光调制器提供稳定外置光源,是SiPh与CPO核心耗材,功率从70mW向120mW、300mW+升级。
VCSEL:垂直腔面发射,适用于100米内多模互联;1060nm新波段在2026年ECOC展示出更高带宽与更好散热,Lumentum、Coherent、Broadcom等加速布局。
MicroLED:GaN基微显示光源用于光互连,Microsoft MOSAIC采用“400通道×2G”宽而慢架构,Avicena LightBundle主打1至2pJ/bit超低能耗。
出货量与市场空间:
野村测算,InP系激光芯片(含EML、VCSEL、CW)出货量将从2026年约4.8亿颗增至2028年约15.42亿颗。
LightCounting口径:2025年光通信芯片市场约40亿美元,2031年约150亿美元;其中硅光占比由三分之一升至42%(约63亿美元),InP由58%降至46%(约69亿美元)。EML份额被硅光替代,但InP激光总盘子随CW与相干需求继续扩张。
三、调制器:EAM、MZM与MRM的路径分化
EAM(电吸收调制器):与EML集成,用于800G与1.6T可插拔,受InP产能与带宽瓶颈约束。
MZM(马赫-曾德尔调制器):硅光与TFLN(薄膜铌酸锂)平台主流选择,温度稳定性好、线性度佳,Broadcom CPO采用MZM,适合相干与光引擎。
MRM(微环调制器):NVIDIA CPO与AMD下一代加速器采用,尺寸仅约100微米,低电容低驱动电压,但对温度敏感,需闭环热调谐。
产业逻辑正从“独立调制器供应商”转向“硅光平台+先进封装”的系统竞争。Tower、GlobalFoundries提供200mm与300mm硅光代工,MZM生态向异构集成收敛。
四、材料体系:InP为锚,GaAs、SiGe、TFLN、BTO多点突破
InP:FP、DFB、EML、CW均依赖InP衬底。高端衬底由住友电工、JX金属、AXT三家主导,扩产周期18至36个月,叠加中国对InP衬底与高纯铟相关物项出口管制,有效供给持续受限。2026至2027年高端InP衬底仍是全链最硬瓶颈。
GaAs:VCSEL与MicroLED主材,4至6英寸成熟,8英寸由海外龙头领跑,适合短距低成本海量通道。
SiGe:用于Driver、TIA、PD与SerDes电子侧,Tower与GlobalFoundries扩产SiGe产能,支撑LPO与NPO线性链路。
TFLN:下一代超高带宽调制材料,Fujitsu、
光库科技、HyperLight推进110GHz级以上产品,适配1.6T与3.2T。
BTO(钛酸钡):电光系数高、CMOS兼容潜力大,Lumiphase与清华团队推进400G级以上BTO调制器原型,仍处商业化早期。
五、供需判断与国产替代窗口
中低端放松:70mW与100mW CW、100G EML随
源杰科技等中国厂商渗透,未来一至两年供给改善。
高端紧平衡:200mW+ CW、200G+ EML、高速VCSEL仍由Lumentum、Coherent、Broadcom、住友等主导,2026至2027年存在结构性缺货。
监管风险:中国光模块全球主导,但光芯片出海处早期,InP材料与设备受出口管制与地缘政策双向约束,需持续跟踪合规边界。
六、标的与生态映射
光模块/系统:
中际旭创(买入)在可插拔与硅光引擎双线领先;NPO与CPO定制化将强化头部中国方案商角色。
光芯片:源杰科技(中性)等国产EML与CW厂商进入爬坡;高端外延良率与客户认证决定利润释放节奏。
材料:住友电工(买入)、JX金属(买入)掌握InP定价权;TFLN与BTO看材料突破进度。
调制与平台:Broadcom、Cisco、Intel、Marvell、Ayar Labs、Coherent构成MZM/MRM与硅光平台核心阵营。