人工智能算力需求传导到光模块之所以存在约两年的时滞,核心在于数据中心工程建设节奏与光模块技术迭代节奏的叠加。云厂商资本开支提升后,从立项规划、基建,到设备进入、搭载光模块,大约需要两年周期;与此同时,光模块自身还需完成从封装形式到连接方式的持续演进,才能匹配不断攀升的速率与带宽要求。这既是工程周期问题,也是技术壁垒问题。

时滞从何而来:工程节奏的刚性

光模块是光通信系统的核心器件之一,作用是光电转换——把电信号转换成光信号发射出去,同时接收光信号并转回电信号,从而发挥光纤损耗低、传播远的优势。它并不是独立部署的部件,而是数据中心这座“建筑”的一部分。

当 AI 算力需求上升、云厂商提高资本开支预算后,资金并不会立刻变成光模块订单。需求先要经过立项规划、基建施工、设备进场等环节,最后才轮到光模块被搭载上架。从立项规划、基建,到设备进入、搭载光模块,大概需要 2 年的周期。这一节奏由土建、供电、机房交付等工程环节决定,无法被芯片或模块厂商单方面压缩。

技术节奏:封装形式一直在演进

时滞的另一半来自技术侧。为了迎合光电器件的性能与传输带宽增加,光模块的封装方式一直在持续演进:从 GBIC、SFP,到 XFP、QSFP 等,针对不同速率和场景可以选择 SFP28、QSFP28 等多种封装形式。速率持续增长的同时,光模块的功耗反而越来越低,产品体积也越来越小。

但无论封装如何迭代,传统光模块的连接方式始终没有摆脱可插拔(Pluggable)的范畴——光纤过来后先插在光模块上,再通过 SerDes 通道送到网络交换芯片(ASIC)。而 CPO(Co-packaged optics,光电共封装技术)则改变了这一路径:它将交换芯片和光引擎共同装配在同一个插槽上,形成芯片与模组的共封装,使光引擎尽量靠近网络交换芯片。其中光引擎是光模块的一种进化形态,在光芯片封装基础上集成精密微光学组件、精密机械组件等各类光器件,替代传统光模块完成光信号的传输与接收。

为什么这构成技术壁垒

CPO 的价值在于功耗低、带宽大,并可提升输入/输出接口的能源效率,从而延长传输距离。在云计算、AI 等应用需求快速发展、数据中心规模不断扩大的背景下,带宽密度要求大幅提升,当单通道速率超过 100Gbps 之后,传统可插拔光模块在成本效益方面将很难与 CPO 技术相媲美。

这意味着光模块环节的竞争,不只是产能竞争,更是封装工艺与光电协同设计能力的竞争。目前思科、博通、英特尔等海外网络设备与芯片龙头已前瞻性布局 CPO 相关技术及产品,并推进 CPO 标准化工作。国内厂商现阶段主要是为海外网络设备龙头供应光引擎,代表厂商包括天孚通信、联特科技和博创科技。

常见问题

为什么算力需求不能立刻转化为光模块订单?

因为需求落地要经过完整的数据中心建设链条。从立项规划、基建,到设备进入、搭载光模块,大概需要 2 年的周期,光模块处在链条末端,天然滞后于资本开支的决策时点。

CPO 与可插拔光模块的主要区别是什么?

传统可插拔光模块需要光纤先插入模块,再经 SerDes 通道连接网络交换芯片;CPO 则是把交换芯片和光引擎共同装配在同一插槽上,实现芯片与模组的共封装,使光引擎尽量靠近交换芯片,具备功耗低、带宽大的特点。

光模块封装形式为什么会不断变化?

因为要适配光电器件性能与传输带宽的持续提升。针对不同速率和场景,业界可选择 SFP28、QSFP28 等多种封装形式;演进方向是在速率提升的同时,让功耗更低、体积更小。当单通道速率超过 100Gbps 后,传统可插拔方案在成本效益上将很难与 CPO 技术相媲美。