文章核心观点 - 光互连技术正沿着可插拔模块、CPO、光学I/O三代路径演进，其市场格局和价值分配可通过一张基于“光离芯片距离”和“价值链层级”的地图来理解 [3][5] - 市场存在三个结构性规律：技术转型期垂直整合有优势、产生光的Layer 1是稀缺瓶颈、以及硅光子代工厂的崛起可能重塑生态 [5][6][10][15] - 未来市场走向将取决于四大信号：每比特能耗指标、标准化进程、并购活动以及超大规模云服务商的技术选择 [55][56][57][63] 市场结构性规律 - 垂直整合 vs. 专业化：在技术转型期，由于层间接口标准未定，能跨层设计优化的垂直整合公司（如Broadcom）拥有结构性优势。但若未来接口标准化（如OIF、UCIe），专业化模式可能再度兴起 [6][8][9] - “产生光”的稀缺性：价值链中，Layer 3-5（DSP、模块、系统）基于成熟CMOS工艺，竞争激烈。Layer 2（硅光子代工）扩产相对容易。而Layer 1和0（InP/GaAs激光器及基板）材料工艺特殊，技术壁垒高，尤其是高性能InP激光器量产公司全球屈指可数，形成寡头瓶颈 [10][12][13][14] - 硅光子代工厂的崛起：台积电、GlobalFoundries、Tower Semiconductor等传统晶圆厂正进军硅光子代工。若代工厂成为生态中心（如台积电COUPE平台同时制造AI芯片和光互连），可能瓦解垂直整合的优势，催生新的Fabless生态 [15][17][29] 各价值链层级分析 Layer 0：基板 - 该层提供InP和GaAs等III-V族化合物晶圆，是激光器制造的基础。AXT是专业供应商，其InP订单积压创历史新高，并计划将产能扩大两倍以上。但其主要生产基地在中国，面临地缘政治与出口管制风险 [19][21] Layer 1：光源 - 该层是增长最快但最难规模化的瓶颈，由Coherent和Lumentum两家公司主导 [22] - Coherent：优势在于规模，年销售额58亿美元，数据中心业务同比增长61%，客户订单可见度已到2028年。其关键成果是全球首个6英寸InP晶圆量产，并是唯一能在三个平台上演示1.6T收发器的公司 [24][25] - Lumentum：站在技术难度顶端，控制着200G EML激光器50%-60%的市场份额。需求超过供给25%-30%，最近一个季度销售额同比增长65%创历史新高，且在面向CPO的超高功率激光器方面被认为是领导者 [24][25] Layer 2：硅光子代工厂 - 该层使用45-65nm成熟工艺制造光子集成电路，老设备获得第二次生命 [26][27] - GlobalFoundries Fotonix：在300mm单片硅光子上领先，客户包括Ayar Labs、Lightmatter、英伟达等下一代光学创业公司 [28] - 台积电COUPE：通过3D集成在65nm光子芯片上堆叠6nm电子芯片。英伟达用此平台发布了将于2025-2026年出货的全球首款1.6Tbps CPO交换机。该平台可能像当年催生Fabless生态一样，重塑硅光子领域 [29] - Tower Semiconductor：通过整合硅光子和高速模拟电路实现差异化，正投入6.5亿美元扩产。硅光子市场预计从2024年的约22-27亿美元增长至2030年的100亿美元 [30] Layer 3：数字信号处理器 - DSP负责修复电信号传输中的失真，但CPO技术通过缩短光芯片距离从根本上消除失真，可能导致DSP被瘦身甚至移除 [31][33] - Broadcom：DSP只占其销售额一小部分，而推动CPO普及将使其更大的交换机ASIC和CPO模块业务受益，实现了自我破坏到自我强化的罕见结构 [34] - Marvell：拥有业界首个3nm 1.6T DSP，但通过收购Celestial AI（最高约55亿美元）向DSP之上的光互连垂直整合转型 [35][36] - MACOM：专注于高速模拟芯片（如TIA），这些元件在任何架构中都必需，因此保持结构性中立 [37] Layer 4：模块/封装 - 可插拔模块领导者：中国公司Innolight和Eoptolink控制着800G可插拔模块市场超过60%的份额，其中Innolight为英伟达供应超一半的800G模块，Eoptolink年增长率约283% [40] - 向CPO转型的挑战：产业从可插拔转向CPO，规则改变，需要与ASIC紧密共同设计。Coherent和Lumentum等公司的重心可能从“成品组装商”转向“光学引擎供应商” [41][42][44] - CPO技术平台： - Broadcom的Bailly/Davisson平台已发展到第三代，在Meta验证超100万设备小时，每端口功耗约3.5W，是可插拔（约15W）的四分之一 [45] - POET Technologies的光学中介层技术旨在降低CPO封装复杂性，已拿到800G光引擎初期生产订单 [46] - Ayar Labs押注光学I/O，发布了全球首个UCIe光互连chiplet TeraPHY，实现双向8Tbps带宽，是估值超10亿美元的独角兽，目标2026年中期商业化 [47][48] Layer 5：系统/ASIC - 该层是超大规模数据中心每年投入数千亿美元的核心，竞争在英伟达、Broadcom和云服务商定制芯片之间展开 [49][51] - 英伟达：试图垂直整合GPU、网络和光学系统。其基于台积电COUPE的Spectrum-X CPO交换机将于2025-2026年出货，并计划在约2028年将NVLink迁移到光互连 [52] - Broadcom：在交换机ASIC市场占第一，其Tomahawk 6是业内首款102.4Tbps产品，与CPO捆绑销售。通过支持开放以太网生态（如UEC）来对抗英伟达的锁定效应 [53] - 超大规模云服务商定制芯片：谷歌、AWS、Meta等正在设计自己的AI芯片及优化网络，其定制ASIC多与Broadcom合作，这构成了对英伟达一体化战略的结构性牵制 [54] 决定未来市场的关键信号 - 每比特能耗：是衡量技术进步的核心指标。可插拔模块约15 pJ/bit，CPO约3.5-5.5 pJ/bit，光学I/O约3-5 pJ/bit。在百万GPU集群中，从15降至5 pJ/bit可节省约129MW功率 [56] - 标准化进程：OIF、UCIe、CW-WDM MSA、IEEE 802.3等标准将决定未来格局。标准制定者的话语权通常来自已量产的厂商，需关注OIF 2026年规范和UCIe下次修订反映谁的技术 [57][58][59] - 并购活动：近期大型并购揭示了技术下注方向，如Marvell以最高55亿美元收购Celestial AI，诺基亚23亿美元收购Infinera，Lumentum 7.5亿美元收购Cloud Light。Ayar Labs、Lightmatter、POET被视为下一个潜在目标 [60][61][62] - 超大规模云服务商的选择：谷歌、Meta、微软、AWS的选择将最终决定市场结构。它们是在英伟达的垂直整合与Broadcom的开放生态之间做选择，其平台发布即设计获胜，预示未来营收 [63][64] 光子计算的远景 - 光子计算是光的终极应用之一，不仅用光传输数据，还用光进行计算本身，原理是利用光束干涉执行矩阵乘法 [66][68] - Lightmatter的Envise光子处理器已在2025年发表于《自然》的论文中成功运行ResNet和BERT模型，证明了可行性。该公司正通过光互连业务建立收入基础，并为光子计算的未来做准备 [69]