200亿美元市场被引爆：硅光技术承载业界期望
新年开工之际，OpenAI放了个大招，发布视频生成式AI模型Sora，该模型可根据文本信息生成时长达60秒的连贯视频，再次点燃外界对于人工智能的畅想。受此消息提振，自春节以来， A股市场光模块相关概念股涨势连连，一时成为沪深两市中“最靓的仔”。
什么是光模块？Sora的发布对光模块产业影响几何？为何硅光技术是高速光模块性价比更优越的选项？
光模块是实现光信号输入过程中光电转换和电光转换功能的光电子器件。
最常见的光模块由光发射器件（TOSA，含激光器）、光接受器件（ROSA，含光探测器）、功能电路、光（电）接口、导热架、金属外壳等部分组成。从发射端来看，驱动芯片对原始电信号进行处理，然后驱动半导体激光器（LD）发射出调制光信号；从接收端来看，光信号进入接收端端后，由光探测二极管（PD） 转变为电信号，经前置放大器后输出。功能电路集成了时钟、数据恢复芯片以及激光器驱动芯片等。
（光模块结构示意图）
目前，光模块广泛应用于FTTx（光纤接入）、通信基站、承载网、数据中心等。光模块的产业发展趋势正向着“高速率、低成本、低功耗”发展。目前，光模块应用速率正从10G-40G向100G-400G升级，400G-800G技术的研发与商业化应用进程加快，并将持续向更高速的1.6T速率方向进展。
2023年以来，以 ChatGPT 为代表的 AI 数据中心的需求出现了井喷式的增长，AI 数据中心的大规模超预期需求释放带动了 400G/800G 超高速光模块的订单释放。某光模块龙头上市公司表示，从去年二季度开始，800G 的需求、订单和出货量都比预期有了明显的大幅增长。而在 2023 年下半年，部分海外大客户开始提高 400G 光模块的需求用于以太网 400G 交换机网络，400G 订单和出货量也开始显著增加，而这些都是 AI 算力的快速增长带来的市场机会。
（Yole：2028 年全球光模块市场规模有望突破 200 亿美元）
2028 年全球光模块市场规模有望突破 200 亿美元。根据 Yole Intelligence 数据，2022 年全球光模块市场规模为 110 亿美元，在大型云服务运营商对 800G高数据速率模块的高需求和国家电信对增加光纤网络容量的要求推动下，预计2028年将增至 223 亿美元，2022-2028 年年化复合增速将达到 12%。
算力时代背景下，数据中心成为能耗大户，光模块技术的升级不仅仅是简单的速率翻倍，更需要解决高速率带来的的功耗、成本问题。光模块能耗占据数据中心交换网络能耗比重的 40%-50%。
根据 FibalMall 数据显示，数据中心应用中 400G 光模块能耗为 10-12W， 800G 能耗为 15-18W，未来 1.6T 能耗将是 400G的 2 倍，预计高达 20-24W；同时 Cisco 的数据显示 2010-2022 光引擎能耗提升约 26 倍。显而易见，光模块能耗的激增给数据中心的成本端带来巨大压力，解决其能耗问题成为当下光模块技术更新的关键。
400G、800G、1.6T光模块功耗对比如下：
（数据来源：FibalMall）
在AI浪潮加速技术产品迭代的背景下，行业正面临日益严峻的带宽与功耗痛点问题，具有高带宽、小尺寸、低能耗和低成本等优势的硅光方案是高速率光通信方向上可靠且最具性价比的发展方向。硅光使用成熟的CMOS工艺，在半导体衬底上直接蚀刻或集成电芯片、调制器、探测器、光栅耦合器、光波导等器件。
相较于传统三五族(III-V)直接带隙半导体材料的光模块，硅光模块具备以下优势：
1：功耗优化：相较于传统方案，硅光可降低约20%的功耗，对于例如1.6T速率的传统方案已经面临液冷散热挑战的情况下，这一特性尤为关键。
2：尺寸紧凑：硅光方案相对传统方案更小巧，有助于硬件集成度的提升。
3：成本效益：硅光技术的应用预计能使成本下降10%-20%，对硅光厂家和光模块制造商而言，这意味着双方毛利空间的共同提升。
业内认为，硅光技术在400G以上场景有望成为性价比选择：随着大数据中心对连接带宽的不断升级，多通道技术成为必须，高集成高速硅光芯片成为 性价比更优越的选项。从用4x25G 为代表100Gbps大数据中心光互联时代开始，以Intel、Luxtera的硅光产品开始崭露头角，开始规模化进入市场。与分立的EML器件相比，硅光芯片通过与电芯片混合集成提供更优性能，以集成架构提供更低物料成本，同时可以实现更简洁的模块设计，支持更高的生产效率。当前，100G已进入成熟应用，400G (4x100G)正在进入规模商用，同时800G(8x100G) 也已开始在大规模人工智能及高密度交换机互联开始试商用。
硅光解决方案因其强劲竞争优势，承载着业界的期望。目前，硅光技术在高速光模块中的渗透率维持在大约15%，但预期在未来，尤其在400G及以上的高速光模块市场，硅光技术有望提升渗透率至15%以上，甚至突破30%乃至40%。根据行业预测，在2027年前后，若硅光技术研发进展顺利，有望占据高速光模块市场的40%份额。
随着 AIGC 领域对算力和高速率光模块需求的提升，国内多家厂商相继布局硅光技术领域，硅光子正迎来黄金发展机遇。