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1、AIAI算力时代，光模块新技术演进路径算力时代，光模块新技术演进路径光模块系列报告之二光模块系列报告之二长城证券产业金融研究院分析师侯宾执业证书编号：S01证券研究报告证券研究报告强大于市（维持）时间：2023年5月29日 核心观点核心观点 从光模块产品演进方向映射技术前瞻布局从光模块产品演进方向映射技术前瞻布局。随着数据流量爆发与下游应用的丰富，驱动光模块产品向着更小型化、更高速率、更低成本的方向演进；同时，光模块已发展至800G以及后续1.6T等速率的升级，带动光模块相关技术路线的前瞻研发与迭代升级。CPOCPO方案：方案：AIAI算力下高效能比方案算力下高效能比方案

2、。CPO方案将引擎和交换芯片共同封装，缩短了光引擎和交换芯片间的距离，主要应用于超大型云服务商数通短距场景，将有效解决高速率高密度互联传输。薄膜铌酸锂方案：技术突破薄膜铌酸锂方案：技术突破，尺寸与集成度问题得以改善带来新发展尺寸与集成度问题得以改善带来新发展。铌酸锂材料研究历史较早，具备优异性能；随着薄膜铌酸锂新技术突破，大幅改善尺寸及价格问题，随着相干技术下沉为相干光调制器带来重要发展机遇。硅光方案：具有集成度高硅光方案：具有集成度高、成本下降潜力大成本下降潜力大、波导传输性能优异三大优势波导传输性能优异三大优势。硅光模块在高速率传输网中优势明显，需求增速将高于传统光模块；硅光模块有望在20

3、25年高速光模块市场中占据60%以上份额。LPOLPO方案：成本优势突出方案：成本优势突出，满足满足AIAI计算中心短距离计算中心短距离、大宽带大宽带、低延时要求低延时要求。相较DSP方案，LPO可大幅度减少系统功耗和时延，适用于短距传输；而其系统误码率和传输距离较短的问题，因为在AI计算中心短距离应用场景下较为适配，得以弥补。我们认为我们认为，光模块作为AI算力环节中国产化程度高，技术储备前沿核心产品，受AI大模型发展驱动算力持续升级需求将带来快速增长，建议关注前瞻布局CPO/LPO等新技术主要玩家以及产品批量及出货情况。相关标的：相关标的：中际旭创、天孚通信、新易盛、博创科技、剑桥科技、华

4、工科技、光迅科技、光库科技、联特科技、源杰科技、仕佳光子 风险提示：风险提示：高算力发展不及预期、宏观经济波动风险、全球贸易波动风险、行业竞争风险。2BVgV2VnV8ZFZgVZYiYeXaQ9R8OmOnNpNtQjMrRqOfQnNsQ9PmNmMuOqRsMvPpMzQ技术演进方向：更小型化、更高速率、更低成本技术演进方向：更小型化、更高速率、更低成本 产品向高速率升级，驱动多种技术路线变革。产品向高速率升级，驱动多种技术路线变革。从光模块产品演进方向映射技术前瞻布局从光模块产品演进方向映射技术前瞻布局随着人工智能、物/车联网、工业互联网、AR/VR等新技术的逐步应用与产业化带来数据流

5、量的快速增长，数据中心进一步向大型化、集中化转变，将带动高速率及中长距离光模块的快速发展。目前全球主要的云厂商已在数据中心内部批量部署200/400G光模块，随着AIGC发展趋势明朗，高算力需求催化更高速率的800G/1.6T光模块需求。由于光模块速率升级过程中会带来功率损耗、信号失真等问题，以及速率提升中对光芯片性能提出了更高要求，进而导致整体成本提升，驱动更高速率光模块的多种技术演进。4图表图表1：光模块发展趋势：光模块发展趋势图表图表2：光模块封装形式发展：光模块封装形式发展资料来源：资料来源：RFRF技术社区技术社区、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院资料来源：资料来源：RF

6、RF技术社区技术社区、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院 光模块产品升级迭代路线：小型化、高速率、低功耗不断升级。光模块产品升级迭代路线：小型化、高速率、低功耗不断升级。数据中心侧：数据中心侧：随着数据流量爆发与下游应用的丰富，带动高速光模块速率的持续升级，当前全球主要玩家800G进入导入验证及批量出货进程，1.6T产品不断前瞻研发中。电信侧：电信侧：随着“双千兆”网络建设持续推进，不断推动国内外10G PON光模块持续升级。此外，海外光纤到户渗透率较低，随着新一轮升级改造，海外PON模块有望加速发展。CPOCPO：AIAI算力下高效能比方案算力下高效能比方案 大模型时代带来高算力需

7、求，降低功耗将为超算厂商带来竞争优势。大模型时代带来高算力需求，降低功耗将为超算厂商带来竞争优势。大模型时代催生高算力需求大模型时代催生高算力需求图表图表3：大模型时代算力需求：大模型时代算力需求6据OpenAI测算，自2012年以来，全球头部AI模型训练算力需求3-4个月翻一番，每年头部训练模型所需算力增长幅度高达10倍。高算力需求会带来功耗上的提高，超算厂商的成本也会随之上升。因此，在算力需求快速提升的背景下降低功耗将为超算厂商带来竞争优势。资料来源：资料来源：COMPUTETRENDS ACROSS ERAS OF MACHINE LEARNING、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融

8、研究院CPOCPO技术：光电一体封装，大幅降低功耗技术：光电一体封装，大幅降低功耗7图表图表4：CPO缩短距离后保持高质量传输缩短距离后保持高质量传输CPO 是将交换芯片和光引擎共同装配在同一个 Socketed（插槽）上，形成芯片和模组的共封装。随着5G时代高带宽的计算、传输、存储的要求，以及硅光技术的成熟，板上和板间也进入了光互联时代，通道数也大幅增加，封装上要求将光芯片与ASIC控制芯片封装在一起，以提高互联密度，提出了光电共封装（CPO）的相关概念。CPO是指把光引擎和交换芯片共同封装在一起的光电共封装，这种方式能够使得电信号在引擎和芯片之间更快的传输，缩短了光引擎和交换芯片间的距离，

9、有效减少尺寸，降低功耗，提高效率。图表图表5：CPO交换机示意图交换机示意图CPO的低功耗或将成为的低功耗或将成为AI高算力下高效能比方案：高算力下高效能比方案：1）功耗：）功耗：CPO是芯片和光引擎的共封装，可以有效降低功耗。2）体积）体积/传输质量：传输质量：满足超高算力后光模块数量过载问题。同时将光引擎移至交换芯片附近，降低传输距离，一方面体积有望进一步缩小；同时提高高速电信号传输质量。3）成本：）成本：耦合之后未来伴随规模上量，成本或有一定经济性。传统的连接方式，叫做 Pluggable（可插拔）。光引擎是可插拔的光模块。光纤过来以后，插在光模块上，然后通过 SerDes 通道，送到网

10、络交换芯片（AISC）。资料来源：资料来源：锐捷官网锐捷官网、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院资料来源：资料来源：CNDSCNDS、易飞扬易飞扬通信通信、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院根据AyarLabs数据，以 32100Gbps为例，现在所使用的交换机功耗436W，而CPO交换机通过共同封装大幅度缩短电连接，功耗仅230W。CPOCPO技术具有低功耗、高性能、高质量、高传输的优势技术具有低功耗、高性能、高质量、高传输的优势 CPOCPO发展目前处于起步阶段，未来市场空间广阔。发展目前处于起步阶段，未来市场空间广阔。CPOCPO出货量从出货量从800G800G开始，

11、未来市场空间广阔开始，未来市场空间广阔图表图表6：CPO市场规模预测（百万美元）市场规模预测（百万美元）8图表图表7 7：CPOCPO未来将未来将维持快速增长维持快速增长资料来源：中际旭创资料来源：中际旭创20222022年年报年年报、CIRMarkets for Co-PackagedOptics 2022-2030、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院资料来源：中际旭创资料来源：中际旭创20222022年年报年年报、Yole、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院全球CPO端口的销售量将从2023年的5万增长到2027年的450万。2027年，CPO端口在800G和1.6T出

12、货总数中占比接近30%。Yole报告数据显示，2022年CPO市场产生的收入达到约3800万美元，预计2033年将达到26亿美元，2022-2033年复合年增长率为46%。LightCounting认为，CPO出货量预计将从800G和1.6T端口开始，于2024至2025年开始商用，2026至2027年开始规模上量，主要应用于超大型云服务商的数通短距场景。CIR预计到2027年，共封装光学的市场收入将达到54 亿美元。CPOCPO应用于超大型云服务商数通短距场景，有效解决高速率高密度互联传输应用于超大型云服务商数通短距场景，有效解决高速率高密度互联传输图表图表8：国内：国内CPO厂商布局情况厂

13、商布局情况9股票名称股票名称代码代码当前技术当前技术/产品进展产品进展布局方向布局方向中际旭创300308.SZ800G和相干系列产品等已实现批量出货，1.6T光模块和800G硅光模块已开发成功并进入送测阶段，CPO技术和3D封装技术也在研发中进一步加大800G、1.6T及以上高速率光模块、电信级光模块、硅光和相干等技术研究天孚通信300394.SZ高速光引擎、800G光器件、车载激光雷达用光器件、保偏光器件等研发项目顺利进展，开发CPO用光引擎，目前已实现小批量出货在高速光引擎、激光雷达用光器件、800G模块用光器件等核心产品方面持续深耕博创科技300548.SZ10GPON光模块系列型号持

14、续扩充，数据中心用400G模块产品型号实现全覆盖，50GPON光模块、800G数通硅光模块和CPO产品正在研发中积极开发下一代数据中心用硅光模块以及下一代无线传输网用光模块联特科技301205.SZ公司已经加入多个国际标准组织参与NPO/CPO的技术规范制定。目前实现了激光器在超高功率和高热应用环境下的封装和测试，并通过了可靠性评估加大硅光集成技术的研发投入力度，建立高水平的高速激光器/探测器等光器件集成工艺平台仕佳光子688313.SH面向CPO硅光应用开发的高功率DFB光源开始小批量销售从“无源+有源”逐步走向光电集成，推动光芯片及器件、室内光缆和线缆材料等横向、纵向产业布局资料来源：中际

15、旭创资料来源：中际旭创20222022年报年报、天孚通信天孚通信20222022年报年报、博创科技博创科技20222022年报年报、联特科技联特科技20222022年报年报、仕佳光子仕佳光子20222022年报年报、长城长城证券产业金融研究院证券产业金融研究院LightCounting在2022年12月报告中称，AI对网络速率的需求是目前的10倍以上，在这一背景下，CPO有望将现有可插拔光模块架构的功耗降低50%，将有效解决高速高密度互联传输场景。CIR表示，基于CPO的设备最初将用于超大规模数据中心，此外，CPO预计将在一年左右的时间进入其他类型的数据中心，未来将进一步在边缘和城域网络、高性

16、能计算和传感器等领域发挥更多优势。CPOCPO将有效解决高速高密度互联传输。将有效解决高速高密度互联传输。薄膜铌酸锂：技术突破，尺寸与集成度问题得以薄膜铌酸锂：技术突破，尺寸与集成度问题得以改善带来新发展改善带来新发展 铌酸锂材料的研究已经接近铌酸锂材料的研究已经接近100100年，可以划分为三个阶段：年，可以划分为三个阶段：发展历程：铌酸锂材料已有百年研究过程发展历程：铌酸锂材料已有百年研究过程第一阶段（第一阶段（1928-1965年）：年）：国外对铌酸锂的生长工艺和晶格结构展开研究。1928年矿物学家Zachariasian首次对铌酸锂结构特性开展初步研究；1937年，Sue等实验合成了铌

17、酸锂，未引起广泛关注；直至1949 年，美国Bell实验室的Matthias 和 Remeika发现其高温铁电特性，铌酸锂正式进入人们视野；1964年，Bell 实验室的Ballman利用Czochralski法成功生长出厘米级铌酸锂晶体；1965年，Bell实验室的Nassau和 Levinstein找到制备单畴铌酸锂的方法；1965年，Abrahams等建立新的铁电与顺电相下铌酸锂晶格结构模型，一直沿用至今。第二阶段（第二阶段（1964-1967年）：年）：国外对铌酸锂的特性展开广泛研究。由于突破了材料生长工艺，获得了最优的晶格模型，1964-1967年，美国Bell实验室对铌酸锂的电光、

18、倍频、压电、光折变等特性开展一系列研究。第三阶段（第三阶段（1970年至今）：年至今）：我国从1970 年代开始铌酸锂晶体生长、缺陷、性能及其应用研究。1980年，南开大学与西南技术物理所合作发现高掺镁铌酸锂的高抗光损伤性能，该晶体被称为“中国之星”；同年，南京大学突破了周期极化铌酸锂的生长工艺，从实验上实现了准相位匹配。图表图表9：铌酸锂材料发展历程：铌酸锂材料发展历程11时间时间事件事件1928年首次对铌酸锂结构特性开展初步研究1937年实验合成了铌酸锂1949年发现铌酸锂其高温铁电特性，正式进入人们视野1964年成功生长出厘米级铌酸锂晶体1965年找到制备单畴铌酸锂的方法，建立新的铁电与

19、顺电相下铌酸锂晶格结构模型1964-1967年对铌酸锂的电光、倍频、压电、光折变等特性开展一系列研究1970年对铌酸锂晶体生长、缺陷、性能及其应用研究1980年发现高掺镁铌酸锂的高抗光损伤性能，突破了周期极化铌酸锂的生长工艺，从实验上实现了准相位匹配。资料来源：资料来源：康冠光电官网康冠光电官网、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院 铌酸锂晶体具有光电效应多、性能可调控性强、物理化学性能稳定、光透过范围宽等特点。铌酸锂晶体具有光电效应多、性能可调控性强、物理化学性能稳定、光透过范围宽等特点。铌酸锂晶体性能优异，在调制器制备方案中优势明显铌酸锂晶体性能优异，在调制器制备方案中优势明显图表

20、图表10：三种主要调制器方案对比：三种主要调制器方案对比121）铌酸锂晶体光电效应多光电效应多，具有包括压电效应、电光效应、非线性光学效应、光折变效应、光生伏打效应、光弹效应、声光效应等多种光电性能；2）铌酸锂晶体的性能可调控性强可调控性强，是由铌酸锂的晶格结构和丰富的缺陷结构所造成，铌酸锂晶体的诸多性能可以通过晶体组分、元素掺杂、价态控制等进行大幅度调控；3）铌酸锂晶体的物理化学性能相当稳定，易于加工性能相当稳定，易于加工；4）光透过范围宽，具有较大的双折射，而且容易制备高质量的光波导容易制备高质量的光波导；所以基于铌酸锂晶体的声表面波滤波器、光调制器、相位调制器、光隔离器、电光调Q开关等光

21、电器件在电子技术、光通信技术、激光技术等领域中得到了广泛研究和实际应用。调制器类型调制器类型应用场景应用场景优点优点缺点缺点硅基调制器短程的数据通信用收发模块尺寸小性能一般，高速长距离通信网络不适用磷化铟基调制器中距和长距光通信网络首发模块调制效率高，驱动电压小，带宽可调制，器件结构紧凑对材料和工艺要求高，成本和集成难度大铌酸锂基调制器100G及以上长距骨干网相干通信电光系数大、调制带宽大、波导传输损耗小、稳定性好，发展成熟体积较大资料来源：资料来源：华经产业研究院华经产业研究院、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院 当前有三种当前有三种电光调制器制备方案，铌酸锂性能优势明显，能够充分

22、满足传输距离长、容量大的需求。电光调制器制备方案，铌酸锂性能优势明显，能够充分满足传输距离长、容量大的需求。根据材料不同，可分为硅基方案、磷化铟方案和铌酸锂方案三种。铌酸锂方案具有高带宽、低插损、较高消光比、工艺成熟等优点。同时，传输距离长达100公里以上，容量超过100G，在100G/400G相干光通讯网络中有着广泛的应用。薄膜铌酸锂技术方案新突破，体积显著变小，利于实现高度集成薄膜铌酸锂技术方案新突破，体积显著变小，利于实现高度集成图表图表12：传统铌酸锂调制器与薄膜铌酸锂调制器尺寸对比：传统铌酸锂调制器与薄膜铌酸锂调制器尺寸对比13资料来源：资料来源：光纤在线光纤在线、长城证券产业金融研

23、究院长城证券产业金融研究院 薄膜铌酸锂调制器不仅继承了铌酸锂材料的性能优势，而且在体积、成本等方面有所改善。薄膜铌酸锂调制器不仅继承了铌酸锂材料的性能优势，而且在体积、成本等方面有所改善。铌酸锂方案虽有性能优势，但也存在不足。铌酸锂方案虽有性能优势，但也存在不足。1 1）性能提升空间：）性能提升空间：受限于铌酸锂材料中的自由载流子效应，传统铌酸锂基光电调制器信号质量、带宽、插入损耗等关键性能参数的提升逐渐遭遇瓶颈，且与CMOS工艺不兼容。2 2）尺寸问题：）尺寸问题：传统铌酸锂调制器由于尺寸较大，难以满足光器件小型化趋势。3 3）成本及价格问题：）成本及价格问题：铌酸锂调制器价格数倍于磷化铟调

24、制器，因此在中距离传输场景下磷化铟调制器更具优势。1）薄膜铌酸锂调制器在性能和性价比上得到新的提升，在保留铌酸锂调制器原有的性能优势的同时使带宽获得突破使带宽获得突破；2）尺寸显著变小，尺寸显著变小，解决了体材料铌酸锂体积较大难以集成的问题，可以实现高度集成；3）随着尺寸的减小也使单位面板传输密度大大提高，成本方面有进一步下降的空间成本方面有进一步下降的空间。图表图表11：磷化铟与传统铌酸锂调制器对比：磷化铟与传统铌酸锂调制器对比资料来源：资料来源：光纤在线光纤在线、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院 铌酸锂晶体市场稳步增长，铌酸锂调制器铌酸锂晶体市场稳步增长，铌酸锂调制器20242

25、024年潜在市场规模或近百亿级。年潜在市场规模或近百亿级。薄膜铌酸锂潜在市场空间接近百亿薄膜铌酸锂潜在市场空间接近百亿全球铌酸锂晶体市场稳步增长，全球铌酸锂晶体市场稳步增长，2022年市场规模达年市场规模达1.46亿美元。光学级是铌酸锂晶体的主要类型，亿美元。光学级是铌酸锂晶体的主要类型，2016年占比约年占比约60%。根据QYReseach数据，2016年全球铌酸锂晶体市场营收为1.24亿美元（约8亿元），预计2022年达到1.46亿美元（约10亿元），CAGR为2.26。其中，光学级是铌酸锂晶体的主要类型，2016年全球光学级铌酸锂晶体销售收入约0.75亿美元，约占全球销售收入的60。薄膜

26、铌酸锂调制器薄膜铌酸锂调制器2024 年潜在市场规模或近百亿级。年潜在市场规模或近百亿级。随着高速相干光传输技术不断从长途/干线下沉到区域/数据中心等领域，用于高速相干光通信的数字光调制器需求将持续增长，2024年全球高速相干光调制器出货量将达到200万端，按照每个端口平均需要11.5个调制器，若薄膜铌酸锂调制器体渗透率可达50%，对应的市场空间约82-110亿元。图表图表13：铌酸锂晶体市场规模（百万美元）：铌酸锂晶体市场规模（百万美元）14资料来源：资料来源：QYResearch、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院全球高速相干光调制器出货量/万200每个端口所需调制器/个11.5

27、调制器总数/万个300400薄膜铌酸锂调制器占比50%薄膜铌酸锂售价（美元/个）400薄膜铌酸锂市场空间/亿元81.6108.8图表图表14：通信行业薄膜铌酸锂调制器市场空间测算（：通信行业薄膜铌酸锂调制器市场空间测算（2024年）年）资料来源：华经产业研究院、长城证券产业金融研究院资料来源：华经产业研究院、长城证券产业金融研究院124.48145.5355薄膜铌酸锂材料：相干下沉应用打开薄膜铌酸锂的应用空间薄膜铌酸锂材料：相干下沉应用打开薄膜铌酸锂的应用空间图表图表15：2022年及年及2023年年Q1 薄膜铌酸锂相关厂商布局

28、情况薄膜铌酸锂相关厂商布局情况15资料来源：光库科技资料来源：光库科技20222022年报年报、新易盛新易盛20232023投资者调研投资者调研、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院股票名称股票名称代码代码当前技术当前技术/产品进展产品进展布局方向布局方向光库科技300620.SZ薄膜铌酸锂无源与有源光电子器件库研究进入样品制备阶段，开发标准化的薄膜铌酸锂光电子芯片的光电封装技术正在重点开发800Gbps及以上的薄膜铌酸锂相干和非相干调制器产品新易盛300502.SZ推出的800G光模块包括基于薄膜铌酸锂(TFLN)调制器的800G OSFP DR8模块，搭配集成TIA的5纳米DSP芯

29、片，功耗仅为11.2W，处于行业领先地位进一步加强数据中心运用领域相关新产品新技术的研发生产能力，积极推动LPO相关项目的进展，力争在LPO相关产品的竞争中占得先机铌酸锂电光调制器主要用在100Gbps 以上的长距骨干网相干通讯和单波100/200Gbps的超高速数据中心中。相较于硅光、磷化铟，薄膜铌酸锂调制器具备其它材料无法比拟的带宽优势。应用场景方面，应用场景方面，在流量爆发式增长提升传输距离和容量要求的大背景下，相干光传输技术开始从骨干网下沉，广泛应用于相干光通信领域的铌酸锂调制器有望迎来较大的发展机遇。相干下沉应用打开薄膜铌酸锂的应用空间。相干下沉应用打开薄膜铌酸锂的应用空间。电信侧电

30、信侧，相干技术从过去的骨干网（1000km）下沉到城域网（1001000km）甚至边缘接入网（100km），数据中心侧，数据中心侧，相干技术已经成为数据中心互联的主流方案（80120km）。相干技术利用特定的调制方式，可以实现超高容量和超远距离的信息传输。相干光传输技术开始从骨干网下沉，铌酸锂调制器有望迎来较大的发展机遇。相干光传输技术开始从骨干网下沉，铌酸锂调制器有望迎来较大的发展机遇。硅光技术：具有集成度高、成本下降潜力大、波硅光技术：具有集成度高、成本下降潜力大、波导传输性能优异三大优势导传输性能优异三大优势硅光技术演进路线及应用硅光技术演进路线及应用硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料，利

31、用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成的新一代技术。图表图表1616：硅光技术演进趋势：硅光技术演进趋势17第一阶段：分组硅光硅基器件逐步取代分立元器件第二阶段：硅光子集成第三阶段：全光电融合第四阶段：可编程芯片集成技术从耦合集成向单片集成演进实现了部分集成光电全集成化，实现合封的复杂功能通过编程来改变内部结构的芯片，可自定义全功能资料来源：资料来源：讯石光通讯网讯石光通讯网、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院硅光技术APD接收器合分波器件外调制器件光波导图表图表1717：硅光技术在通信器件应用：硅光技术在通信器件应用资料来源：资料来源：前瞻产业研究院前瞻产业研究院、长城证券产业金融

32、研究院长城证券产业金融研究院就具体应用而言，目前硅光技术在通信设备中除了激光器外，已可实现光模块中大部分器件的制造，典型的如光波导、外调制器件及APD接收器等。不过由于产业尚处于起步阶段，业内并未出现权威的行业规范与技术标准，各主流厂商采用硅光技术设计生产元器件时采用的技术路线不尽相同，最终的技术方案还有待优化完善。硅光技术凭借在功耗、成本、结构、集成等多个方面的突出优势，被誉为“突破摩尔定律曙光出现”，但当前世界范围内硅光技术在光开关、光波导、硅基探测器(Ge探测器)及光调制器(SiGe调制器)等已实现了突破情况下，却仍处于简化工艺流程提升效率的第二阶段向第三阶段的进化期。当下是混合集成，单

33、片集成是未来技术发展方向。当下是混合集成，单片集成是未来技术发展方向。当前硅光模块技术阶段：硅光子集成当前硅光模块技术阶段：硅光子集成单片集成方案单片集成方案主要指硅上异质外延III-V材料激光器。与混合集成光源相比，单片集成方案最主要的优势是其能够与硅光子工艺同步缩小线宽、提高集成度，在大规模光子集成芯片的研制中有巨大潜力，这也是硅光子技术的主要发展方向。图表图表18：硅光集成方案：硅光集成方案18光子集成混合集成激光器、调制器等采用不同沉底材料单片集成激光器、调制器等采用相同衬底材料激光器阵列探测器阵列调制器阵列耦合器阵列波导光栅阵列激光器+调制器激光器+电芯片探测器+电芯片激光器+调制器

34、+合波器+电芯片探测器+分合波+电芯片系统级集成芯片硅光的混合集成方案硅光的混合集成方案主要包括激光器直接放置技术和晶圆键合技术。直接放置技术直接放置技术主要是指采用倒装焊或贴装工艺，将预先制作好的III-V族材料激光器放置在硅光子芯片表面，通过焊球完成电连接，实现光源与硅光波导器件的混合集成。晶圆键合技术晶圆键合技术是将III-V族材料外延层集成至硅波导等硅光器件上方，由III-V族材料产生的光可通过倏逝波耦合的方式进入硅光子回路，完成片上光源与硅光子芯片的混合集成。硅基光混合集成在单芯片上实现后，将推动多技术领域的突破：硅基光混合集成在单芯片上实现后，将推动多技术领域的突破：1、硅芯片上的

35、光子晶体结构可降低光速，光学数据缓冲存储成为可能。2、全光逻辑控制器件的突破，将帮助实现全光网络交换系统的到来。3、在硅基光子器件中实现单光子探测，将推动量子通信的发展。4、硅基光子技术在液晶显示领域的应用，有望进一步推动微投影技术的发展，催化新的信息显示模式。资料来源：南智光电官网资料来源：南智光电官网、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院 硅光方案具有集成度高、成本下降潜力大、波导传输性能优异三大优势。硅光方案具有集成度高、成本下降潜力大、波导传输性能优异三大优势。硅光方案具有集成度高、成本下降潜力大、波导传输性能优异三大优势硅光方案具有集成度高、成本下降潜力大、波导传输性能优异三

36、大优势集成度高：集成度高：硅光子技术以硅作为集成芯片的衬底，硅基材料成本低且延展性好，可以利用成熟的CMOS工艺制作光器件。与传统方案相比，硅光子技术具有更高的集成度及更多的嵌入式功能，有利于提升芯片的集成度。成本下降潜力大：成本下降潜力大：传统的GaAs/InP衬底因晶圆材料生长受限，生产成本较高。近年来，随着传输速率的进一步提升，需要更大的三五族晶圆，芯片的成本支出将进一步提升。与三五族半导体相比，硅基材料成本较低且可以大尺寸制造，芯片成本得以大幅降低。波导传输性能优异：波导传输性能优异：硅的禁带宽度为1.12eV，对应的光波长为1.1m。因此，硅对于1.1-1.6m的通信波段（典型波长1

37、.31m/1.55m）是透明的，具有优异的波导传输特性。此外，硅的折射率高达3.42，与二氧化硅可形成较大的折射率差，确保硅波导可以具有较小的波导弯曲半径。19“以光代电”是硅光技术出现的关键思路，即利用激光束代替电子信号进行数据传输。硅光子技术是利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成的新一代技术，具有集成度高特点，并表现出成本、波导传输性能集成度高特点，并表现出成本、波导传输性能等方面的优势。图表图表19：硅光技术图解：硅光技术图解资料来源：讯石光通讯网资料来源：讯石光通讯网、电子说电子说、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院硅光方案产业化面临设计架构、制造工艺、封装、配套器件等难

38、题硅光方案产业化面临设计架构、制造工艺、封装、配套器件等难题20设计面临着架构不完善、体积和性能平衡等难题：设计面临着架构不完善、体积和性能平衡等难题：前端集成则面积利用率较低，工艺成本高;后端集成制造难度大，尤其是波导制备还很难完成;混合集成的成本与设计难度仍然不小。硅光芯片制造工艺不统一、设备短缺：硅光芯片制造工艺不统一、设备短缺：光学元器件对制造工艺要求更精确，些许偏差就可能造成巨大问题，从而影响到良品率与制造成本。封装问题：封装问题：硅光芯片所采用的光的波长非常的小，跟光纤、激光器存在不匹配问题，导致耦合损耗比较大。配套器件技术、成本问题：配套器件技术、成本问题：硅光芯片需要的配套光器

39、件很多，如调制器、陶瓷套管/插芯、光收发接口等，而这些光器件仍然面临技术不完善、制造成本高等问题。硅光方案产业化面临设计架构、制造工艺、封装、配套器件等难题。硅光方案产业化面临设计架构、制造工艺、封装、配套器件等难题。总体来看，鉴于良率和损耗问题，硅光模块方案的整体优势尚不明显，但在超400G的短距场景、相干光场景中，硅光模块的低成本优势或许会使得其成为数据中心网络向400G升级的主流产品。硅光模块市场空间广阔，未来在高速光模块市场占有率将达到硅光模块市场空间广阔，未来在高速光模块市场占有率将达到60%60%以上。以上。硅光模块在高速率传输网中优势明显，需求增速将高于传统光模块硅光模块在高速率

40、传输网中优势明显，需求增速将高于传统光模块Yole预计硅光模块市场规模将从2016年的2.02亿美元，增长到2025年的36.7亿美元，200G/400G和100G光模块市场规模的复合增长率分别达到95.9%、37.3%。新思界产业研究中心认为，2020年全球硅光模块市场普及率较低，仅为15%左右，在5G与数据中心行业拉动下，预计到2025年其市场普及率将达到45%左右，其中，在高速光模块市场中占有率更高，将达到60%以上。图表图表20：2016-2025年硅光模块市场规模（十亿美元）年硅光模块市场规模（十亿美元）21资料来源：电子发烧网资料来源：电子发烧网、YoleYole、长城证券产业金融

41、研究院长城证券产业金融研究院2020年以来，全球大型数据中心、5G基站等建设速度加快，目前已进入快速发展期。在此背景下，全球光模块市场景气度将迅速提升，预计到2025年市场规模将达到180亿美元左右。硅光模块在高速率传输网中优势明显，需求增速将高于传统光模块，市场规模将快速扩张。20202025图表图表21：2020-2025年硅光模块市场份额（年硅光模块市场份额（%）资料来源：新思界产业研究中心资料来源：新思界产业研究中心、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院 数据中心、数据中心、5G5G承载网、光传感等市场将为硅光打开增长空间。承载网、光传感等市场将为硅光打开增长空间。硅光技术应用

42、场景及相关厂商布局硅光技术应用场景及相关厂商布局221）数据中心场景下，通信速率正由100、200G向400G、800G、1.6T迭代，而且迭代周期持续缩短。在此背景下，传统的可插拔光模块在性价比及功耗方面难有进步空间，而高集成高速硅光芯片由于在潜在降价空间与功耗方面有明显优势，成为更优越的选项。2）在5G承载网市场中，5G前传是硅光技术的又一市场增长点，Intel已针对5G前传发布具有扩展工作温度范围的100G收发器，支持在-4085的工作温度范围内通过单模光纤实现10km链路。3）光传感领域硅光发展潜力巨大，现阶段来看，面向自动驾驶的激光雷达硅光芯片以及面向消费者健康监测及诊断的硅光芯片将

43、是重要增长点。股票名称股票名称代码代码当前技术当前技术/产品进展产品进展布局方向布局方向中际旭创300308.SZ800G和相干系列产品等已实现批量出货，1.6T光模块和800G硅光模块已开发成功并进入送测阶段，CPO技术和3D封装技术也在研发中进一步加大800G、1.6T及以上高速率光模块、电信级光模块、硅光和相干等技术研究博创科技300548.SZ10GPON光模块系列型号持续扩充，数据中心用400G模块产品型号实现全覆盖，50GPON光模块、800G数通硅光模块和CPO产品正在研发中积极开发下一代数据中心用硅光模块以及下一代无线传输网用光模块新易盛300502.SZ在800G光模块产品已

44、实现批量出货、成功推出基于硅光解决方案的400G光模块产品、400G ZR/ZR+相干光模块产品进一步加强数据中心运用领域相关新产品新技术的研发生产能力，积极推动LPO相关项目的进展，力争在LPO相关产品的竞争中占得先机华工科技000988.SZ100G/200G/400G全系列光模块批量交付，800G硅光模块已于2022年第三季度正式推出市场积极推进硅光技术应用，布局薄膜铌酸锂技术及下一代光电合封技术源杰科技688498.SH工业级50mW/70mW大功率硅光激光器开发进入良率优化阶段，具备量产能力立足“一平台、两方向、三关键”的战略部署，继续深耕光芯片行业，着力提升高速率激光器芯片产品的研

45、发能力图表图表22：国内硅光厂商布局情况：国内硅光厂商布局情况资料来源：中际旭创资料来源：中际旭创20222022年报年报、博创科技博创科技20222022年报年报、新易盛新易盛20222022年报年报、华工科技华工科技20222022年报年报、源杰科技源杰科技20222022年报年报、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院LPOLPO：成本优势突出，：成本优势突出，满足满足AIAI计算中心线短距、大计算中心线短距、大宽带、低延时要求宽带、低延时要求 相较相较DSPDSP方案，方案，LPOLPO可大幅度减少系统功耗和时延，但只适用于短距传输。可大幅度减少系统功耗和时延，但只适用于短距传输

46、。LPOLPO技术方案：大幅减少系统功耗与时延技术方案：大幅减少系统功耗与时延LPO(Linear-drive Pluggable Optics)是线性驱动可插拨光模块，在数据链路中只使用线性模拟元件，无CDR或DSP的设计方案。通过LPO线性直驱的技术把DSP替换，使用高线性度、具备EQ功能的TIA和DRIVER芯片，功耗大幅降低、延迟提升（功耗相较DSP可下降接近50%），但是系统误码率和传输距离有所牺牲，LPO只适用于特定短距离应用场景，如：数据中心服务器到交换机的链接，但未来可能会用于500m以内，满足数据中心最大的需求。考虑到传统光模块中DSP芯片的BOM成本占比不低，LPO的低价格

47、特性有可能在800G时代实现大放量。24图表图表23：光模块价值量构成：光模块价值量构成资料来源：资料来源：华经产业研究院华经产业研究院、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院图表图表24：LPO技术路线技术路线资料来源：资料来源：EDNEDN电子技术设计电子技术设计、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院73%4%5%18%光器件外壳印刷电路板光芯片 LPOLPO具有功耗低、低延迟、低成本、可热插拔的优势。具有功耗低、低延迟、低成本、可热插拔的优势。LPOLPO具有功耗低、低延迟、低成本、可热插拔的优势。具有功耗低、低延迟、低成本、可热插拔的优势。功耗低：功耗低：相比于可插拔光模

48、块，LPO的功耗下降约50%，与CPO的功耗接近。低延迟：低延迟：由于不再采用DSP，不涉及对信号的复原，整个系统的latency大大降低，可以应用到对延迟要求比较高的场景，例如高性能计算中心(HPC)中GPU之间的互联。低成本：低成本：由于不再需要采用5nm/7nm工艺的DSP芯片，系统的成本得以降低。800G光模块中，BOM成本约为600-700美金，DSP芯片的成本约为50-70美金。Driver和TIA里集成了EQ功能，成本会增加3-5美金，系统总成本下降在8%左右。可热插拔：可热插拔：相比于CPO而言，LPO仍然采用可插拔模块的形式，其可靠性高，维护方便，可以利用成熟的光模块供应链，

49、并未像CPO进行较大的封装形式革新，成为LPO方案受到关注的另一大原因。图表图表25：CPO、LPO特性对比特性对比25资料来源：资料来源：EDNEDN电子技术设计电子技术设计、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院 LPOLPO技术适用于技术适用于AIAI大模型预训练。大模型预训练。满足满足AIAI计算中心线短距、大宽带、低延时要求。计算中心线短距、大宽带、低延时要求。图表图表26：LPO技术方案技术方案26资料来源：新易盛资料来源：新易盛20222022年报及年报及20232023投资者调研投资者调研、中际旭创中际旭创20222022年报及年报及20232023投资者调研投资者调研、

50、华工科技华工科技20222022年报及年报及20232023投资者调研投资者调研、剑桥科技剑桥科技20222022年报及年报及20232023投资者调研投资者调研、仕佳光子仕佳光子20222022年报及年报及20232023投资者调研投资者调研、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院800G LPO技术无需DSP或者CDR芯片，因此相比传统的DSP解决方案大大降低了功耗和延迟。这种低延迟传输能力非常有利于当前机器学习ML和高性能计算HPC等领域交换机之间，交换机到服务器和GPU之间的传输应用，而其系统误码率和传输距离较短的问题，在AI计算中心短距离应用场景下解决，较为适合AI大模型预训练

51、场景，在AI时代有望加速落地。股票名称股票名称代码代码当前技术当前技术/产品进展产品进展布局方向布局方向新易盛300502.SZ目前已实现基于LPO方案的800G光模块产品以及单波200Gbps 技术的800G光模块公司在LPO技术领域已深入布局，在2023年3月的OFC 2023期间推出了多款相关产品中际旭创300308.SZ800G和相干系列产品等已实现批量出货，1.6T光模块和800G硅光模块已开发成功并进入送测阶段，CPO技术和3D封装技术也在研发中公司在机构调研中表示，高度重视LPO开发，组成了项目团队华工科技000988.SZ100G/200G/400G全系列光模块批量交付，800

52、G硅光模块已于2022年第三季度正式推出市场，下一代25G PON光模块产品已与客户开展联调，50G PON启动产品布局公司拥有自主开发的硅光技术，针对CPO、LPO技术已研发立项剑桥科技603083.SH已完成800G 2FR4/LR4光模块、800G 8FR1/LR1光模块和100G ZR4光模块的研发和认证，200G/Lambda1.6T高速光模块和400G/800G直驱项目的预研上实现突破公司预计在2023年7月份推出800G LPO产品仕佳光子688313.SH面向CPO硅光应用开发的高功率DFB光源开始小批量销售，用于激光雷达光纤激光器种子源的DFB激光器芯片，多家客户性能验证中公

53、司的激光器芯片等产品能够配合LPO技术产品的相关功能要求，实现更高性能相关标的相关标的算力环节中，光模块厂商业绩表现较优算力环节中，光模块厂商业绩表现较优图表图表27：2022年及年及2023年年Q1光模块厂商业绩速览（截止至光模块厂商业绩速览（截止至2023.05.29）28代码代码股票名称股票名称营业收入营业收入（百万元）（百万元）营业收入营业收入同比增速（同比增速（%）归母净利润归母净利润（百万元）（百万元）归母净利润归母净利润同比增速（同比增速（%）PE(TTM)PEG(FY2)20222023Q120222023Q120222023Q120222023Q1300308.SZ中际旭创中

54、际旭创9641.791837.1625.29%-12.04%1223.99249.9239.57%14.95%61.341.43300394.SZ天孚通信天孚通信1196.39286.9915.89%1.50%402.9492.1431.51%11.14%72.311.66300502.SZ新易盛新易盛3310.57600.2213.83%-18.73%903.58107.8336.51%-18.57%41.241.53300548.SZ博创科技博创科技1466.72393.4527.08%31.11%194.2336.6119.59%1.90%40.770.89603083.SH剑桥科技剑桥

55、科技3785.611074.1429.66%124.98%171.4771.47154.93%166.64%53.32/000988.SZ华工科技华工科技12011.032664.8418.14%-6.76%906.08308.1019.07%36.34%31.140.63002281.SZ光迅科技光迅科技6911.881268.276.56%-25.92%608.41102.177.25%-28.62%36.811.41301205.SZ联特科技联特科技824.71179.5918.08%1.08%113.2626.486.95%4.00%144.572.61300620.SZ光库科技光库科

56、技642.44154.99-3.80%9.94%117.8015.50-9.94%-32.46%131.592.18688498.SH源杰科技源杰科技282.9134.8521.89%-40.60%100.3211.855.28%-49.68%173.951.82688313.SH仕佳光子仕佳光子903.26148.8610.51%-23.94%64.29-3.1928.16%-113.98%162.280.84资料来源：资料来源：iFinDiFinD、长城证券产业金融研究院长城证券产业金融研究院风险提示风险提示1、高算力发展不及预期：、高算力发展不及预期：如果AIGC发展不及预期导致对高算力

57、需求不及预期，相应的光模块发展需求将不及预期。2、宏观经济波动风险：、宏观经济波动风险：如果全球经济发展恢复不及预期，导致相应资本支出降低，有可能发生宏观经济波动风险。3、全球贸易波动风险：、全球贸易波动风险：海外北美等海外客户是国内光模块厂商主要销售对象，如果未来中美贸易战加剧，光模块厂商将受到较大的贸易波动风险。4、行业竞争风险：、行业竞争风险：光模块国产化程度比较高，如果行业竞争加剧可能导致行业议价能力下降，由此导致相应发展不及预期。29研究员承诺研究员承诺本报告署名分析师在此声明：本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，在执业过程中恪守独立诚信、勤勉尽职、

58、谨慎客观、公平公正的原则，独立、客观地出具本报告。本报告反映了本人的研究观点，不曾因，不因，也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接接收到任何形式的报酬。长城证券投资评级说明长城证券投资评级说明公司评级：公司评级：买入预期未来6个月内股价相对行业指数涨幅15%以上;增持预期未来6个月内股价相对行业指数涨幅介于5%15%之间;中性预期未来6个月内股价相对行业指数涨幅介于-5%5%之间;回避预期未来6个月内股价相对行业指数跌幅5%以上。行业评级：行业评级：强于大市预期未来6个月内行业整体表现战胜市场;中性预期未来6个月内行业整体表现与市场同步;弱于大市预期未来6个月内行业整体表现弱于市场

59、。30特别声明特别声明证券期货投资者适当性管理办法、证券经营机构投资者适当性管理实施指引（试行）已于2017年7月1日起正式实施。因本研究报告涉及股票相关内容，仅面向长城证券客户中的专业投资者及风险承受能力为稳健型、积极型、激进型的普通投资者。若您并非上述类型的投资者，请取消阅读，请勿收藏、接收或使用本研究报告中的任何信息。因此受限于访问权限的设置，若给您造成不便，烦请见谅！感谢您给予的理解与配合。31免责声明免责声明长城证券股份有限公司（以下简称长城证券）具备中国证监会批准的证券投资咨询业务资格。本报告由长城证券向专业投资者客户及风险承受能力为稳健型、积极型、激进型的普通投资者客户（以下统称

60、客户）提供，除非另有说明，所有本报告的版权属于长城证券。未经长城证券事先书面授权许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制和发布，亦不得作为诉讼、仲裁、传媒及任何单位或个人引用的证明或依据，不得用于未经允许的其它任何用途。如引用、刊发，需注明出处为长城证券研究院，且不得对本报告进行有悖原意的引用、删节和修改。本报告是基于本公司认为可靠的已公开信息，但本公司不保证信息的准确性或完整性。本报告所载的资料、工具、意见及推测只提供给客户作参考之用，并非作为或被视为出售或购买证券或其他投资标的的邀请或向他人作出邀请。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。长城证券在法律允许的情况下可参与、投资或持有本报告涉及的证券或进行证券交易，或向本报告涉及的公司提供或争取提供包括投资银行业务在内的服务或业务支持。长城证券可能与本报告涉及的公司之间存在业务关系，并无需事先或在获得业务关系后通知客户。长城证券版权所有并保留一切权利。32长城证券产业金融研究院长城研究长城研究 与您共成长与您共成长