从可插拔光模块到板载光引擎,谁将掌握下一代 AI 互连的定价权?

半导体产业研究 2026-11-05 18:21
从可插拔光模块到板载光引擎,谁将掌握下一代 AI 互连的定价权?图1
核心摘要
华为昇腾960 超节点用海思板载光引擎(NPO)替代 4.8 万颗 800G 光模块,英伟达、博通同步推进共封装光学(CPO),美满电子(Marvell)更因担心信号芯片被绕开而拟以 850 亿美元收购朗美通(Lumentum),引发股价两日暴跌 22%。光器件退入主板与芯片厂垂直整合,正终结 AWS、Meta 等“交换机与光模块分开招标”传统,将互连定价权收归芯片与整机巨头。
受台积电封装产能与合封良率制约,CPO 放量推迟至 2028 年后,与主芯片分开封装的 NPO 成为华为、中兴近两年超节点主力,中国移动、阿里、腾讯与 Meta 亦联合推进开放接口以防绑定;柜内互连则向无背板正交直连演进,带动华丰科技、立讯精密批量出货。
板载光引擎切入的是跨柜铜线增量市场,Google、Meta 在机房内网仍力挺可插拔模块,支撑 2027 年 1.6T 出货超 7,100 万只。同时,Lumentum 与 Coherent 激光器售罄倒逼硅光占比过半,整机光学利润正涌向源杰、仕佳(大功率光源),天孚、太辰光、致尚(光背板与盲插),罗博特科(耦合设备)及中际旭创、新易盛、光迅、华工等头部厂商。
下一代算力网正按距离形成四层分工,柜内由华丰、立讯正交铜连接主导,超节点柜间由海思、博通光引擎及Lumentum、中兴、曦智、光迅的光路交换机(OCS)接管,机房内网由旭创、新易盛、Coherent 的 1.6T 可插拔坐镇,跨园区则由相干光模块与微软、中移动、长飞光纤的空芯光纤打通。
引言

2026 年 10 月底,全球芯片与光通信行业曝出一桩近千亿美元的并购震动。占据全球光模块信号处理芯片(DSP)超六成份额的美满电子(Marvell),传出拟以约 850 亿美元全股票方式收购全球光芯片龙头朗美通(Lumentum),由于忌惮天价换股摊薄与重资产包袱,Marvell 股价在两个交易日内暴跌 22%,双方市值合计蒸发超 500 亿美元。

Marvell 之所以急于发起这场令华尔街恐慌的天价并购,根源在于它最赚钱的独立信号处理芯片正面临被超节点架构绕开的危机。就在一个月前,华为发布昇腾 960 四千卡超节点,用海思 7.2T Hi-ONE 板载光引擎(NPO)将光电转换直接搬上算力主板,不仅省掉了传统模块里的信号处理芯片,更让机柜间的可插拔光模块直接归零;英伟达与博通同步推进交换机共封装光学(CPO),谷歌、Meta 与中兴则引入光路交换机(OCS)裁撤中间层电交换机与成对光模块。

过去二十年,大型云厂商一直把交换机整机和机箱前面板的可插拔光模块拆开采购,让多家光模块厂同台比价。如今当光器件从机箱外的“标准可插拔配件”退入主板内部,芯片巨头通过自研或天价并购把控底层光源与光引擎,光互连的设计权与定价权正从云厂商和独立模块厂手中向算力芯片与整机巨头转移。

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图 1 华为全联接大会 2026 官方发布业界首个采用 NPO 光引擎的昇腾 960 四千卡超节点(Atlas 960E)

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图 2 光器件退入主板内部,设计权与定价权向芯片与整机厂转移

一、为什么竞争从光模块速率转向了系统架构?

单通道电信号速率升至 200G 后,普通无源铜缆的有效传输距离缩短至 1–1.5 米,刚好只够覆盖单个机柜。在“1.5 米铜缆半径能塞进多少算力”上,中美厂商手中的筹码截然不同。

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图 3 英伟达 NVL144 单柜铜缆半径与华为 Atlas 960E 四千卡跨柜全光架构对比

1. 1.5 米铜缆半径里的算力筹码

英伟达依托台积电先进制程与高容量显存(HBM),Vera Rubin NVL144 仅需单个机柜即可装下万亿参数模型的核心算力。机柜内 1.5 米直接用铜缆连接,没有光电转换耗电,也没有激光器过热损坏风险,采购成本仅为光方案的 1/3,直至下一代 NVL576 跨越多个机柜时才需要引入光互连。

国内受制于单芯片制程与显存容量,必须靠集群规模补齐。华为昇腾 960 单卡性能翻倍后,Atlas 960E 超节点用 4096 张卡实现 8 EFLOPS 算力与超 1PB 统一显存,但物理上仍需跨越数十个机柜。一旦跨出单机柜,铜缆就无法使用;若继续插满 4.8 万颗 800G 可插拔光模块,不仅主板长距离走线必须加装高功耗信号处理芯片(DSP)导致模块耗电接近 800kW,百千瓦机柜的前面板也已被液冷水管与供电母排占满。为此,华为在 Atlas 960E 全液冷超节点中直接搭载 5,500 颗 7.2T 板载光引擎,将机柜间的可插拔光模块清零并省电超 550kW。

2. 柜内正交架构分化

单机柜内部的连接方式同样出现分化。英伟达 Kyber 机柜采用计算刀片与交换托盘垂直交叉的“正交架构”来替代机柜背面数千根铜缆,但中间夹的 78 层超厚电路板中板压合良率低、制造成本高,面临量产延期压力;华为与中兴(Matrix 超节点)则采用“无背板正交直连”,直接去掉中间的电路板,靠高密度正交电连接器与芯片边高速铜线直接对插咬合,跨出机柜的信号则交给板载光引擎通过光纤发走,带动华丰科技、立讯精密在 2026 年下半年批量供货。

二、NPO 与 CPO 究竟在争夺什么?

2026 年秋季的欧洲光通信展(ECOC)、深圳光博会(CIOE)与北美开放计算峰会(OCP)上,行业普遍将共封装光学(CPO)的大规模放量推迟至 2028 年底后,确立近封装光学(NPO)为 2027–2028 年超节点主力。

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图 4 光电合封复合良率衰减、NPO/CPO 结构差异与内外置光源对比

1. 复合良率账与防绑定博弈

把光引擎和主芯片封装在一起(CPO),需要在亚微米精度下对准键合。即便单颗光引擎的封装良率达到 95%,在一颗主芯片四周同时合封 16 颗光引擎后,整颗芯片的综合良率也会按乘法跌至 0.9516 ≈ 44%。叠加台积电 CoWoS 先进封装产能优先保障 GPU 主芯片,因为几百美元的光器件瑕疵而连带报废数万美元的算力主芯片,在商业上算不平账。

近封装光学(NPO)把光引擎布置在距离主芯片 2–5 厘米的主板上(华为 7.2T Hi-ONE 符合国际 Open CPX 标准最高规格),让主芯片与光引擎分开生产测试,筛选出 100% 合格的光引擎后再装上主板,同时利用短距走线省去高功耗的信号处理芯片。此外,为防止芯片巨头借合封垄断供应链,中国移动、阿里与腾讯及 Meta 正合力推进带标准插座的开放 NPO 接口,确保不同厂商的光引擎可以互换比价。

2. 内外置光源的交付模式分野

发光的磷化铟激光器最怕高温,温度每升高 10°C 失效率翻倍,占光器件故障的 90% 以上。围绕激光器放在哪里,北美与华为走出了两条截然不同的工程路线。

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三、可插拔光模块的黄金时代结束了吗?

LightCounting 与高盛数据显示,2026 年全球 800G 可插拔光模块出货超 3,800 万只,1.6T 达 2,000–3,200 万只;2027 年 1.6T 出货将超 7,100 万只,反超 800G 成为第一大主力品种。

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图 5 800G/1.6T 出货预测、LPO/LRO 功耗对比及市场边界

1. LPO 与 LRO 的代际降耗分工

各大云厂商在超节点外部的跨机柜网络中坚持使用可插拔光模块,核心是为了保住拆单比价权与机房几十秒拔插换件的维护效率。为降低功耗,800G 世代普及了去掉内部信号处理芯片的线性直驱光模块(LPO),单模块功耗从 15W 降至 7–8W;到了 1.6T 世代(单通道 200G),因信号对线路损耗极敏感,中际旭创、新易盛、Coherent 主推仅保留发射端半颗 3nm 信号处理芯片的半重定时光模块(LRO)。Meta 实测显示,1.6T LRO 将功耗从 25W 以上压至 16–18W(低于传统风冷插槽 20W 的散热极限),同时保障了不同品牌设备混插互通,已成为 Google(配套第八代 TPU)与 Meta 未来两年的采购主力。

2. 超节点内部与外部网络的边界

过去单机柜 8 卡或 72 卡时代,超节点内部全部用铜线连接,原本就不用光模块。如今超节点扩大到几十个机柜,板载光引擎(NPO/CPO)实际是替下了原本用铜线连接的跨机柜背板,切入的是纯新增市场;而超节点外部的机房网络,依然是可插拔光模块每年上亿只的稳固基本盘。

四、产业链的利润池流向哪里?

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图 6 200G EML 断供推手与 2026 三季报五大高附加值环节

1. 200G 传统激光器断供与天价并购倒逼硅光过半

一颗传统 1.6T 光模块需要 8 颗 200G 电吸收调制激光器芯片(EML),但全球两大磷化铟晶圆厂巨头 Lumentum 与 Coherent 的产能已全部售罄至 2029 年,英伟达甚至为此在 2026 年 3 月向两家各注资 20 亿美元以锁定大功率光源配额。这也正是 Marvell 急于斥资 850 亿美元求购 Lumentum 的原因——一旦板载光引擎或直驱模块绕开独立信号处理芯片,控制唯一无法被省掉的底层激光器晶圆厂就成了芯片巨头的保命符。但这一垂直并购也直接触发了下游客户的防备,由于 Lumentum 旗下还拥有云晖科技(Cloud Light)光模块业务,中际旭创、新易盛等模块巨头为规避同业竞争与断供风险,一方面加速将芯片订单向博通、Credo 及保持独立的 Coherent 分流,另一方面全面转向由台积电代工的硅光路线(硅光无需昂贵的 EML,仅需 1–2 颗大功率连续波激光器分光即可驱动多通道)。2026 年下半年,中际旭创 800G/1.6T 产品中硅光方案出货占比已超 50%,顺势打通了向板载硅光引擎演进的底层工艺。

2. 预算重构下的五大高附加值枢纽

省去传统光模块金属外壳与内部信号处理芯片后,整机光学预算集中流向五个高壁垒环节,并在 2026 年三季报中集中兑现。

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图 7 省去外壳与 DSP 后,整机光学预算流向的五大高附加值枢纽

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五、下一代 AI 集群如何改变光通信需求结构?

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图 8 单卡配光比跃升、OCS 光交换替代顶层电交换及跨机房空芯光纤方案

1. 大模型分布式推理推高单卡配光数量

昇腾 960 单卡双向带宽达 4.4 TB/s,但 4096 卡的 Atlas 960E 只配了 5,500 颗 7.2T 光引擎(平均每张卡 1.34 颗),因为超过 80% 的高频数据交换都被限制在单个机柜内部,直接由柜内的正交电连接器消化了。但在跨机柜网络上,DeepSeek、Qwen3 等大模型普遍将计算阶段拆开,并把上百个专家模块分散到几十张算力卡上并行推理,机柜之间每几毫秒就要传输几十 GB 的中间缓存数据,迫使机柜间网络带宽从过去的 4:1 收敛变成 1:1 全带宽直通,平均每张算力卡配套的光端口数量也从早年 H100 集群的 1:3 跃升至 1:8–1:10。

2. 光路交换机(OCS)步入订单兑现期

光路交换机(OCS)通过微镜反射直接切换物理光路,能够取代传统网络最顶层的核心电交换机,省掉中间层成对配置的光模块。海外 Lumentum 的 300×300 大端口光交换机初始商用营收已破 9,000 万美元,锁定 3 家北美云巨头;国内中兴联合曦智科技、壁仞科技落地“正交电交换 + 硅光分布式光交换”千卡超节点(实测大模型训练性能提升超 30%),光迅科技亦推出 320×320 大端口光交换整机。

3. 跨机房组网拉动相干光模块与空芯光纤

单座数据中心机房 100–300MW 的供电上限,迫使十万卡级别的集群拆分到相距 2–80 公里的多个园区机房协同训练(如英伟达 Spectrum-XGS、中兴十万卡跨机房方案)。传输距离超过 2 公里后,传统短距光模块因光纤衰减而失效,带动原本用于电信骨干网的 800G/1.6T 长距相干光模块批量进入数据中心;同时,以空气代替玻璃导光的“空芯光纤”将光传播速度提升至真空光速的 99.7%、单向传输延迟降低 47%(从每公里 5 微秒降至 3.34 微秒),微软 Azure、长飞光纤(HollowBand)及中国移动、中国电信均已启动规模商用。

未来三年的三个产业判断

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图 9 按距离分工的四层互连架构与未来三年三个产业判断

第一,纯组装光模块厂将退出超节点市场,光通信行业分化为直接面向云厂商的“标准可插拔品牌商”与配合芯片巨头定制开发的“板载光引擎合作伙伴”,市场份额向头部高度集中。

第二,受高带宽显存(HBM)主芯片合封良率与台积电先进封装产能制约,2028 年前共封装光学(CPO)仍局限于交换芯片侧;与主芯片分开封装的近封装光学(NPO)将在 2027–2028 年率先规模放量,持续催化上游大功率连续波光源、机箱内光背板与自动耦合设备订单。

第三,下一代 AI 算力网将按传输距离定型为四层架构,其中 0–1.5 米单机柜内由无背板正交铜连接主导,2–100 米超节点机柜间由板载光引擎(NPO/CPO)、柔性光背板与光路交换机(OCS)接管,100 米–2 公里机房内横向网络由 800G LPO 与 1.6T LRO 可插拔光模块主导,2–80 公里跨园区网络则由长距相干光模块与空芯光纤共同突破供电与延迟极限。

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图 10 下一代 AI 算力网四层物理分工蓝图

参考资料
1. 华为 HC 2026(昇腾 960 / Atlas 960E、Hi-ONE NPO)、Open CPX、Broadcom CPO、NVIDIA Spectrum-X CPO / XGS、中兴 & 曦智 dOCS、Google OCS 官方文档。
2. 中际旭创、新易盛、天孚、太辰光、致尚、源杰、仕佳、长光华芯、光迅、华工、罗博特科、华丰、立讯、Lumentum、Coherent 2026 三季报。
       







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