海外光通信行业深度暨GenAI 系列之75：光通信，从光电分立走向集成，如何看价值量变迁

证 券 研 究 报 告光通信：从光电分立走向集成，如何看价值量变迁海外光通信深度暨GenAI系列之75证券分析师：黄俊儒 A0230525070008 林起贤 A0230519060002 刘菁菁 A0230522080003 郝知雨 A0230525060002 联系人：黄俊儒..www.swsresearch.com证券研究报告2核心观点：◼行业高增：AI算力芯片出货量高增、单芯片互联密度提升趋势明确。光进柜间、光进柜内成为长期确定的发展方向。预计到2027年，全球AI数通领域新投产AI芯片对400G以上光模块/光引擎需求量将迈向1.55亿支，对应的市场规模（TAM）将超过700亿美元。◼技术演进：EML转硅光、互联速率提升、CPO/NPO三大方向。1）EML向硅光迁移：本质上为光芯片集成，调制部分流向硅光PIC设计制造，光源部分保持为CW光源且功率提升+光源价格涨价，高精密光电封装/耦合/测试+硅光设计/光模块厂商将获得价值量增加。2）单通道互联速率提升：对DSP/SerDes性能、模拟电芯片线性度、光源功率、光器件性能等的要求均更为严苛，价值量将提升；3）CPO/NPO方案：本质上为电芯片+光芯片综合集成，拉近传输距离降低插损。出于易维护性、生态包容度、互联距离、热管理功耗等因素，可插拔与各“xPO”方案将长期并存。可插拔光模块仍将保持较高占比，光模块环节价值量仍保持；“xPO”方案中关注能够演进为下一代电芯片链主、硅光芯片链主的公司，将在光电集成中获得更高价值量。◼聚焦技术壁垒最高+价值量占比潜在提升环节。1）高壁垒、拥有交换芯片/DSP/SerDes、有望成为光电互联链主的博通+Marvell：尽管CPO/NPO中独立DSP取消或降配，但SerDes IP的价值将持续提升，博通、Marvell均有机会演进为CPO互联领域链主；2）模拟电芯片：用量明确提升，互联速率提升+CPO/NPO趋势对线性度等性能要求更严苛，价值量提升，包括TIA、Driver等。3）硅光设计制造平台：光芯片侧集成度提升，将部分光器件融合至硅光PIC中，且异质集成方案中仍将作为集成底座，新增价值量环节，包括台积电、格芯、Tower等；4）光芯片： 从EML为主走向EML和硅光并进，硅光方案将传统EML（光源+调制器）的调制部分转移至新增的硅光PIC中，而光源部分CW激光器等将跟随互联速率、通道数提升而增加单颗价值量及用量。◼核心标的：1）基于DSP/交换芯片/SerDes IP的综合AI光电互联巨头：Marvell、博通；2）光芯片综合平台：Lumentum、Coherent；3）硅光代工制造：Tower；4）模拟电芯片：Semtech、MACOM。◼风险提示：宏观环境不确定性；AI发展不及预期导致需求不足；产能落地不确定性；前沿技术演进不确定性。主要内容1. 光通信：需求增长明确，技术路径迈向百花齐放2. 技术路径：三大趋势，看好高壁垒+价值量提升的交换+DSP/模电/硅光/激光器3. 交换芯片/DSP/SerDes：博通+Marvell4. 光芯片：Lumentum+Coherent+Tower5. 重点公司估值表3www.swsresearch.com证券研究报告41.1 光通信行业：预计27年海外光模块/光引擎新增迈向1.55亿支，TAM超700亿美元◼我们根据未来AI算力芯片出货量预期并假设其与光模块/引擎的数量配比，预计26-27年全球AI数通领域400G以上光模块/光引擎需求量预计达到7800/15500万支，对应TAM分别为393亿/746亿美元。1.6T光模块为26-27年增长的主要来源，3.2T预计在27年开始初步量产爬坡。◼其中英伟达GPU、谷歌TPU的需求预计将为26-27年光模块/光引擎需求上修的核心动量，亚马逊Trainium、AMD GPU次之。图：主要海外AI算力厂商光模块/光引擎需求量预期（单位：万支）图：海外不同速率光模块/光引擎需求量预期（单位：万支）图：海外不同速率光模块/光引擎TAM（单位：亿美元）资料来源：申万宏源研究预测010002000300040005000600020252026E2027E英伟达GPUAMD GPU谷歌TPU亚马逊 Trainium010020030040050060070080020252026E2027E400G800G1.6T3.2T020004000600080001000012000140001600018000EE400G800G1.6T3.2Twww.swsresearch.com证券研究报告51.2 GPU侧光互联：短期将保持常规可插拔方案GPU/XPU A网卡（Scale out）DSPDriverTIA跨阻放大器PD光探测器DSPGPU/XPU BLaser+调制器网卡（Scale out）电/光转换光/电转换光模块发射端光模块接收端光路传播：光纤-IB/以太网交换机/OCS数字电信号光信号◼GPU/XPU的光互联：数电-模电-光信号依次转换。1）发送：GPU并行数据经SerDes转为串行电信号，送入网卡封装为网络报文；进入光模块，经DSP修复信号在PCB走线的衰减并完成数/模转换，由Driver驱动Laser完成电/光转换。2）传输：光信号进入光纤传输，若途经常规交换机，需同样经历完整的“光-电-光”解析与转发；3）接收：光模块PD探测光子，经TIA放大及DSP纠错，完成光/电、模/数转换。高质量电信号先进入接收端网卡剥离网络协议，还原的计算数据再交由目的端GPU的SerDes解串，恢复为并行数据汇入核心。◼出于散热、容错修复、生态包容度等掣肘因素，GPU/网卡（GPU Scale out时通常经过网卡而非直连）侧的光互联短期预计以可插拔为主，CPO方案或在2028年后爬坡。资料来源：申万宏源研究注1：SerDes通常作为GPU/XPU/网卡的附带单元，并非独立器件；网卡通常仅在Scale out中使用，Scale up由GPU驱动光引擎注2：图中省略了FAU、AWG等细分器件，实际信号传输所需的器件种类更多图：GPU侧Scale out/Scale up短期将保持常规光通信路径模拟电信号模拟电信号数字电信号数/模转换模/数转换（SerDes）（SerDes）（SerDes） （SerDes）www.swsresearch.com证券研究报告61.2 交换机侧光互联：迈向“xPO”，降低功耗及信号损耗DriverTIA跨阻放大器PD光探测器交换机ASICLaser+调制器SerDes交换机内部电/光转换光/电转换模/数转换数/模转换光信号模拟电信号模拟电信号数字电信号光模块发射端光模块接收端交换机的常规光模块方案信号传输链路（2025）交换机的各类“xPO”方案信号传输链路（2026-2027E）资料来源：博通官网，申万宏源研究注：SerDes通常作为GPU/XPU/网卡上的附带单元，并非独立器件◼交换机侧传统的常规光模块方案中，光模块接收和发射端都拥有独立的DSP实体，输入的光信号须通过DSP（主要包括SerDes、数模转换、前向纠错、时钟恢复等模块）进行信号修复，同时交换机芯片边缘的SerDesDie，同时具备