下周，英伟达备受瞩目的GPU技术大会(GTC)预计将展示该公司的下一代芯片架构。而与此同时，另一项人工智能趋势组件也将成为焦点——光互连技术(optical interconnects)。该技术能让GPU集群间相互通信，具有高带宽、低损耗及低延迟的特性。

光互连是采用光信号实现芯片间、板间、设备间高速数据传输的核心技术，随着AI大模型、高性能计算、数据中心带宽需求爆发式增长，光互连已成为半导体和通信领域的核心技术赛道。本报告基于全球专利数据分析，梳理光互连技术发展态势、专利布局特点、核心技术方向、主要竞争主体，并提出技术发展趋势与专利布局建议。

一、光互连技术概述

1.1 技术定义与应用场景

光互连技术是以光作为信息载体，替代传统电信号实现数据传输的技术，具有高带宽、低延迟、低功耗、抗电磁干扰等突出优势，主要应用场景包括：

芯片级光互连：CPU/GPU/AI芯片之间的高速互联

板级光互连：服务器内部不同板卡之间的数据传输

数据中心光互连：机架间、数据中心间的高速网络连接

长距离光互连：骨干网、5G/6G承载网等通信场景

1.2 技术发展历程

二、全球光互连专利布局态势分析

基于全球专利数据库统计，截至2026年2月，全球公开的光互连相关专利申请总量达12.7万件，近5年复合增长率达28.3%，是半导体领域增长最快的技术赛道之一。

2.1 专利申请趋势分析

《2010-2026年光互连专利申请量趋势图》

2010-2015年：年申请量保持在3000-5000件，增长平稳

2016-2020年：年申请量从6200件增长到2.1万件，复合增长率28%，主要受云计算和数据中心建设带动

2021-2025年：年申请量从2.8万件增长到4.7万件，复合增长率17%，主要受AI大模型算力需求爆发带动

2026年：预计申请量超5.5万件，持续保持高速增长

2.2 地域分布分析

《光互连专利申请地域分布饼图》

中国：占比38.2%，位居全球第一，主要申请人为华为、中兴、中国信通院、高校科研院所

美国：占比29.7%，位居第二，主要申请人为英特尔、英伟达、思科、IBM

日本：占比12.3%，主要申请人为富士通、 NEC、索尼

欧洲：占比10.5%，主要申请人为诺基亚、爱立信、意法半导体

其他地区：占比9.3%

2.3 技术构成分析

《光互连技术分支专利占比图》

光模块技术：占比37.2%，是专利布局最集中的领域，包括高速光收发器件、调制器、探测器等

硅光集成技术：占比22.6%，近年增长最快，包括硅基光电子器件、光子芯片、集成封装技术

光传输协议：占比15.8%，包括高速以太网协议、光互联网络协议等

CPO共封装技术：占比12.4%，是当前最热门技术方向，包括光引擎封装、光电共封装架构

其他技术：占比12%，包括光开关、光路由、量子光互连等前沿技术

三、核心技术分支专利分析

3.1 高速光模块技术

核心技术点：1.6T/3.2T光模块、薄膜铌酸锂调制器、硅基调制器、高速激光器

专利布局特点：头部企业垄断性强，前10申请人占比超过65%，其中Finisar、Lumentum、中际旭创、新易盛等光模块厂商布局占比最高

最新进展：2025年全球1.6T光模块开始规模商用，3.2T光模块样片已经发布，相关专利申请量近3年增长超过300%

3.2 硅光集成技术

核心技术点：硅基光子芯片、异构集成、激光器混合集成、低损耗光波导

专利布局特点：英特尔、IBM、华为是全球专利布局前三的企业，占比接近40%，高校科研院所（麻省理工、清华、中科院）在基础技术领域占比较高

最新进展：硅光芯片的集成度不断提升，单芯片集成超过1000个光子器件成为主流，2025年硅光模块市场占比已经达到35%

3.3 CPO共封装光学技术

核心技术点：光电共封装架构、光引擎设计、高速互联接口、热管理技术

专利布局特点：近2年专利申请量爆发式增长，增长率达420%，英伟达、英特尔、微软、博通是主要布局主体，重点布局与AI芯片配套的CPO技术

最新进展：英伟达已经在最新的H100/H200集群中应用CPO技术，单集群带宽提升2.3倍，功耗降低40%，预计2027年CPO技术市场渗透率将超过20%

3.4 芯片级光互连技术

核心技术点：片上光网络、光路由器、光缓存、光电接口

专利布局特点：前沿技术，专利总量较少但技术壁垒极高，主要由英特尔、IBM、麻省理工等少数机构掌握，中国申请人占比不足15%

最新进展：全球首款全光互联CPU已经在实验室验证成功，片上光互联带宽达12.8Tbps，比传统电互连提升8倍，功耗降低70%

四、重点申请人专利布局分析

《全球光互连专利申请人排名Top15》

典型企业布局特点

1.英特尔：全栈布局光互连技术，从基础硅光器件到系统级应用均有大量专利，是光互连技术的全球领导者，近年重点布局CPO和芯片级光互连技术，为下一代AI算力集群配套。

2.华为：中国光互连技术专利布局最多的企业，在光模块、硅光集成、5G/6G光通信领域优势明显，是全球少数掌握光互连全链条技术的企业，近年重点布局800G/1.6T光模块和硅光芯片技术。

3.英伟达：聚焦AI场景的光互连技术，重点布局CPO共封装技术，相关专利占其光互连专利总量的68%，主要为其GPU集群和AI算力基础设施配套。

五、中国光互连专利发展情况

5.1 整体发展态势

中国光互连专利申请量从2010年的872件增长到2025年的1.9万件，15年增长超过21倍，已经成为全球光互连技术专利布局最多的国家，在中低端光模块领域已经实现全球领先，但在高端硅光芯片、核心光器件、CPO关键技术等领域与美国仍有差距。

5.2 优势领域

光模块封装制造：占全球70%以上的市场份额，中际旭创、新易盛、光迅科技等企业的光模块专利布局全球领先

通信光传输：华为、中兴在5G/6G光承载、长距离光传输领域专利布局全球领先

系统级应用：在数据中心光互联网络、光交换系统等应用层技术领域布局完善

5.3 短板领域

高端光芯片：高速激光器、铌酸锂调制器、硅光芯片等核心器件专利主要掌握在外企手中，自给率不足30%

基础技术：硅光基础专利、芯片级光互连技术等底层技术专利占比不足15%

前沿技术：CPO核心架构、光电共封装技术等前沿领域专利占比仅为22%，落后于美国

六、技术发展趋势与专利布局建议

6.1 技术发展趋势预判

1.高速化：光模块速率将持续提升，2028年3.2T光模块将实现规模商用，6.4T光模块将进入测试阶段

2.集成化：硅光集成技术将成为主流，CPO共封装技术渗透率将快速提升，2030年占比将超过40%

3.芯片化：光互连逐步从板级向芯片级发展，片上光网络将成为下一代高性能芯片的标配技术

4.低功耗：面向AI算力集群的低功耗光互连技术将成为研发重点，目标是将光互连功耗降低50%以上

6.2 中国企业专利布局建议

1.重点布局核心短板技术：加大高端光芯片、硅光集成、CPO核心技术的研发和专利布局，突破国外技术垄断

2.构建专利壁垒：围绕AI光互连、硅光芯片、CPO等热门方向进行专利组合布局，形成技术壁垒

3.加强产学研合作：与高校、科研院所合作布局基础技术专利，提升底层技术话语权

4.海外专利布局：针对欧美等主要市场进行PCT专利布局，为产品出海提供知识产权保护

5.建立专利预警机制：跟踪头部企业专利布局动态，提前规避侵权风险。