算力需求年增速从24%升至43%,高速光芯片正加速从25G/50G向100G/200G每通道演进。光通信技术路线正围绕InP(磷化铟)、GaAs(砷化镓)与硅光三大方向展开,其中EML、CW激光器等InP基有源芯片仍是高速率传输的核心,而硅光集成方案则在短距离、高密度互联场景中加速渗透。

算力提速倒逼光芯片速率升级

全球算力规模增速在数年间从24%攀升至43%,AIGC等应用的落地直接拉动了数据中心内部光连接的数量与速率需求。光芯片作为光模块的核心器件,承担着光转电、电转光等基础功能,其速率迭代直接决定了光模块的升级节奏。当前行业正处于技术加速迭代阶段,高速率、大带宽的网络需求正有力推动光芯片从25G级别向100G及以上每通道速率演进。

技术路线分化:InP、GaAs与硅光各司其职

在高速率光芯片的技术路线选择上,不同材料体系呈现明确分工:

技术路线核心应用工艺特点
InP(磷化铟)EML、CW激光器等有源芯片外延生长与晶圆制造工艺难度高,直接决定发光效率与高速率性能
GaAs(砷化镓)VCSEL等短距光源工艺相对成熟,但在长距离、高速率场景下受限于材料特性
硅光集成数据中心短距互联、CPO光电共封装借助CMOS工艺实现高密度集成,但需外部激光器作为光源

从量产门槛看,InP基的EML激光器芯片与CW大功率硅光激光器是当前工艺难度最高的环节。以源杰科技为例,其正在研发的100G激光器芯片需精准控制发光区与收光区的晶圆外延能力,以满足400G、800G高速光模块对高速率、高可靠性、信号失真小的严苛要求;而面向硅光方案的CW大功率激光器,则需兼顾低功耗、低噪声与高可靠性,为数据中心100G DR1/400G DR4架构提供光源支持。

硅光与InP并非替代关系,而是协同演进

硅光方案在集成度与成本上具备优势,但自身不发光,必须依赖InP基的CW激光器作为外部光源;而InP基的EML芯片则在长距离、高速率传输中不可替代。两者在400G、800G光模块及未来CPO(光电共封装)场景中形成互补——硅光负责高密度集成与光电协同封装,InP负责提供高性能光源,这一分工在可预见的代际内不会改变。

常见问题

高速光芯片国产化进展如何?

国产替代率随速率提升而显著下降:10G VCSEL/EML等芯片国产化率不足40%,25G光芯片约20%,而25G以上高端光芯片国产化率仅5%,目前仍以海外厂商为主导。不过国内企业追赶较快,部分厂商已在10G DFB等细分领域占据领先份额。

硅光方案会取代InP芯片吗?

不会。硅光本身不发光,其光源仍需依赖InP基的CW激光器芯片;而在长距离、高速率场景中,InP基的EML激光器仍是主流选择。两者更多是协同关系,硅光负责集成,InP负责发光,共同支撑400G、800G及未来CPO架构的落地。

未来光芯片的投资机会集中在哪?

机会主要来自三方面:一是AIGC算力需求直接拉动光模块增量,光芯片作为最核心器件深度受益;二是数据中心网络架构向叶脊架构升级,内部光连接增加,中高端光芯片有望快速放量;三是高速率光芯片的国产替代空间广阔,具备IDM全流程能力的厂商有望率先突破高端壁垒。