夜雨聆风
光模块:AI算力的“光速动脉”
【源码智能前瞻】
全球AI专用光模块2026年市场规模预计将达到260亿美元，同比增长约为57%，增速超过了同期GPU市场。
数据来源：TrendForce、IDC、中商产业研究院
一个万卡GPU集群通常需要部署3万到5万个光模块，光模块成本占比GPU集群总成本的10%左右。虽然成本占比并不算很高，但是AI集群中GPU之间的跨机柜、跨房间的数据交换都需要依赖光模块完成。正是这种不可或缺性，让光模块成为AI集群的“光速动脉”：GPU是心脏，负责计算；光模块是血管，负责把数据高速、低延迟地输送到每一颗GPU。
本文从三层拆解：为什么AI集群离不开光模块？它如何工作？谁在制造？
一、为什么AI集群离不开光模块？
（一）铜缆的物理极限：速率、距离、功耗三重瓶颈
我们以训练一个大模型为例，数万颗GPU之间相互协作每秒大概要交换TB级的参数数据，这种规模的数据吞吐让传统的铜缆连接面临三重瓶颈：
速率瓶颈：GPU算力约每两年翻倍，集群通信带宽同步倍增。当单通道速率达到112Gbps（每秒传输约14GB数据）时，高频信号的衰减就会极度加剧。英伟达、博通等厂商的测试表明，在112G PAM4调制下，传统的无源铜缆（DAC）已经无法支持服务器到机架顶部交换机3米的距离，眼图迅速闭合、误码率飙升。下一代 224Gbps 速率更是只能局限在极短的芯片封装内互联（如Chiplet）范围内。
距离瓶颈：一个万卡集群的GPU往往分布在数十个甚至上百个机柜中，设备间距常达到数十米。电信号在铜缆中传输，受限于趋肤效应和介质损耗，几米之外便面目全非。而光信号在标准单模光纤中传输数百米损耗甚至不到0.1分贝，这不是工程能力的差距，而是物理定律的鸿沟。
功耗瓶颈： 在极短距离（1米内）下，铜缆具有功耗优势；但在AI集群动辄数十米的跨机柜布线中，铜缆为了对抗衰减，必须在线缆两端级联大量的DSP（数字信号处理器）和Retimer（重定时器）芯片。这种信号补偿方式，会让系统功耗随距离呈现指数级飙升，最终反而超过自带电光转换功能的光模块（800G光模块典型功耗约15瓦）。
（二）推理时代的放大效应
推理场景对光模块的依赖比训练场景更强。训练任务集中在少数集群内部，数据流模式相对规整；推理任务则部署范围更广、节点更分散，每个Token的生成可能需要多次跨节点数据交换。根据行业测算，推理场景下光模块与GPU的比例可以从训练阶段的1:1-1:2提升至1:3-1:5。也就是说，随着AI应用从训练主导向推理主导转移，光模块的需求密度不降反升。
（三）光模块在算力产业链中的定位
光模块已经从产业链配角跃升为增长弹性最大的核心环节。为保障产能，英伟达、微软等巨头正在通过战略直投深度绑定供应商（如2026年3月英伟达对光通信核心供应商的累计投资已达到60亿美元）。作为万卡集群的互连瓶颈，光模块目前具备“一环断供、全盘停滞”的卡位优势，而集群规模与传输速率的升级将进一步放大其不可替代性。
二、光模块如何工作？
（一）功能与核心构成
光模块的本质就是把电信号变成光信号发出去，再把收到的光信号变回电信号，核心功能是“电↔光”信号转换。它插在交换机或服务器的端口上，一端连着PCB电路板，另一端连着光纤。发送数据时，电信号进来、光信号发出；接收数据时则相反。
实现这个转换，主要靠四个核心组件：
这四个组件中，目前国内最卡脖子的是高速激光器和电芯片。前者决定了速率上限，后者决定了功耗和信号质量。
（二）工作原理与技术代际
光模块工作原理并不复杂。发送端：交换芯片（位于交换机或网卡主板上）通过PCB走线将电信号送到光模块，TOSA将其调制成光信号，经光纤送出。接收端：光纤传来的光信号进入ROSA，转换为电信号，经放大和时钟恢复后，通过PCB走线送回交换芯片，整个过程在纳秒级内完成。
光模块的核心难点速率和功耗，这也是技术演进的方向：
提升速率路径：光模块的速率大约每四年翻一倍，2018-2019年主流是100G和400G，2023-2024年切换到800G，2026年1.6T开始规模化商用，再往后是3.2T。当前800G是绝对主力，1.6T正处于产能爬坡期。根据LightCounting数据，2026年800G和1.6T高速模块合计营收将占到全球数通光模块市场的近45%。
降低功耗路径：800G可插拔光模块的典型功耗约15瓦，也就是说一个万卡集群仅光模块就需要消耗数十万瓦电力。目前厂商正在两条路径降低功耗：
第一条是LPO（线性可插拔光模块），它去掉了重定时器DSP芯片，功耗可降低约50%，延迟也更低。新易盛的800G LPO方案已经获得Meta、亚马逊等客户的订单。
第二条是CPO（共封装光学），该种方式将光引擎（TOSA/ROSA/Driver）与交换芯片封装在同一块基板上，从根源上消灭了长距离电信号走线，从而使得功耗降低约65%。英伟达的Spectrum-X CPO交换机已经进入进入全面量产阶段，但CPO大规模普及预计要到2028年以后。
三、谁在制造光模块？
（一）全球竞争格局：中国厂商已成主力
十年前全球前十大光模块厂商中只有光迅科技一家中国企业，如今中国厂商已经占据全球主要市场。根据工信部数据，2026年我国光模块全球市场占有率已经超过60%。在最高端的800G和1.6T市场，目前能够实现大规模交付的厂商主要是中际旭创和新易盛。
这一转变的驱动力很简单：凭借完整的产业链、持续的研发投入和快速响应能力，中国厂商在性价比和交付速度上形成优势，从而逐步挤占了海外厂商的市场份额。
（二）核心玩家定位：从模块到芯片的梯队
光模块产业链大致可以分为三层：上游是光芯片和电芯片，中游是光器件和光模块，下游是云厂商和设备商。国内上市公司主要集中在模块和器件环节，上游光芯片则正处于突破期。
下表列出了国内四家代表公司（数据来源：wind）：
三家光模块企业被市场并称为“易中天”，它们的技术路线已经开始分化：中际旭创押注的是硅光，新易盛主攻LPO，天孚通信卡位CPO光引擎。
（三）上游芯片：国产替代的主战场
光模块中最核心、最值钱的元件是高速激光器（光芯片）和电芯片。高端光芯片（25G及以上速率）的国产化率曾经长期不足5%（目前国产化在加速，但100G以上高端EML芯片的整体国产化率仍然较低），市场由Lumentum、Coherent、博通、Marvell等海外厂商主导。
近年来国产替代进程加速，国内厂商正在从两端突围：一是中低端光芯片实现规模化自给，二是高端光芯片（100G EML及以上）加速验证和量产。
2026年至2027年是国产高速光芯片的关键验证窗口，谁能率先实现100G EML（Electro-absorption Modulated Laser，电吸收调制激光器）的稳定量产和批量出货，谁就能在光模块产业链中获得市场。同时，电芯片的国产替代也需要很长时间，尤其是高速DSP芯片目前仍由Marvell、Broadcom等主导。