电子行业深度报告-AI集群扩张下的光模块电芯片国产化机遇

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导读：大规模AI集群搭建过程里，设备之间数据传输的需求持续走高，传统铜缆传输的短板慢慢显现，信号衰减、功耗过高、传输距离受限等问题持续暴露，光互联方案开始成为数据中心搭建的主流选择。光模块作为光电信号转换的核心器件，内部搭载多款电芯片协同完成信号传输，整套链路依靠ASIC、SerDes、O-DSP、TIA、Driver分层配合运转。

光模块里两类电芯片技术路线完全分开，O-DSP属于数字芯片，比拼工艺制程与算法优化，当前头部产品已经用到3nm先进工艺。Driver和TIA属于模拟放大芯片，评判标准集中在带宽、噪声控制、信号线性度三个维度，可用的工艺路线包含SiGe BiCMOS、InP HBT、CMOS三种，25Gbps以下产品多用成熟CMOS工艺，高速场景普遍选用锗硅工艺。模拟芯片研发周期普遍在两到四年，需要长时间工艺迭代积累，技术门槛整体高于O-DSP。

接收端的TIA研发难度还要高于发射端Driver，Driver面对标准50欧姆负载，阻抗匹配方案成熟。TIA需要和光电探测器搭配使用，探测器自带高阻、容性特性，会直接压缩传输带宽、增加噪声干扰，更换探测器型号就要重新调试芯片参数。同时TIA处在接收链路第一级放大位置，自身产生的噪声会被后续电路持续放大，低噪声、高带宽、高线性度多项指标互相制约，研发调试难度更大。

调研显示，全球PAM4 DSP市场规模2025年达到42亿美元，机构测算到2034年市场规模会增长至148亿美元，期间年均复合增速15.0%。数据中心场景占据整体市场44.7%的收入份额，是拉动芯片需求的核心场景。当前市场份额集中在海外头部企业手中，行业竞争重心逐步从单纯传输速率，转向芯片架构设计、功耗控制、Driver与TIA集成方案等方向。

激光驱动芯片与跨阻放大器同样拥有稳定增长的市场空间，2024年全球TIA市场规模12.5亿美元，激光Driver市场规模14.5亿美元，光电探测器市场规模8.2亿美元。机构给出的测算数据显示，2033年TIA市场规模26.5亿美元，激光Driver市场规模31.6亿美元，光电探测器市场规模15.4亿美元，三类产品年均复合增速分别为8.7%、9.1%、7.1%。

两类模拟芯片的市场格局出现明显分化，Driver产品逐步被DSP厂商整合进单片芯片，独立Driver厂商的生存空间持续收缩，MACOM依靠448G/lane产品保持高速赛道的领先位置。TIA因为必须和光电探测器协同优化，很难标准化集成，独立厂商依旧保有稳定市场份额，Marvell、Coherent、Semtech、MACOM是该赛道主要参与者。

SerDes IP是高速互联的底层基础技术，行业产品迭代路线清晰，速率持续向200G级别推进。海外厂商迭代节奏稳定，交换芯片搭载的SerDes速率从50G逐步升级至100G，最新产品已经落地200G平台，单台交换机交换容量突破百Tbps。这类IP支撑PCIe、以太网、USB等各类高速通信协议，广泛应用在服务器、车载通信、通信设备多个领域，高速SerDes技术储备直接决定厂商在互联赛道的竞争力。

行业内存在三种不同定位的O-DSP产品，适配数据中心全距离传输需求。PAM4 DSP面向500米以内短距离传输，支撑400G、800G、1.6T各代光模块，是当前AI算力集群内部互联主流器件。轻量相干DSP适配2公里至20公里园区楼宇互联，带宽最高可达1.6Tbps。相干DSP主打数十公里至千公里超长距离传输，多用于跨区域数据中心连接与电信骨干网络。

LPO线性直驱方案去掉模块内部O-DSP器件，以此降低硬件成本与功耗，原本由DSP承担的信号均衡、损伤补偿功能，拆分交由ASIC、Driver、TIA分担。这套方案带来的直观变化是传输距离缩短、系统误码性能下降，行业统一标准尚未成型，不同设备互通存在障碍。方案对模拟芯片线性度要求大幅提升，Marvell已经推出适配800G、1.6T模块的200G/lane配套芯片组，多款1.6T光模块样品采用这套芯片完成现场演示。

国内企业当前集中在中低速电芯片实现量产，高速高端产品仍处在样品送测、研发攻坚阶段。多家企业依托自身底层技术储备切入赛道，有企业完成2.5G及以下以太网物理层芯片批量出货，2026年发布定增计划，投入超十亿元布局数据中心与车载高速通信芯片研发。内存接口芯片头部企业自研32GT/s、64GT/s速率SerDes，PCIe Retimer产品全球市占率10.9%，排名行业第二，同步推进PCIe 7.0相关IP研发。

国内光通信模拟电芯片厂商在10G及以下速率产品具备全球竞争力，该区间Driver、TIA产品全球市占率跻身行业前二，2024年10Gbps以下TIA产品全球份额24%，Driver产品份额30%。企业同步布局单波100G、200G高速电芯片，单波100G产品已经完成送样，200G产品进入研发流程。10Gbps以上高速数据中心场景，海外厂商合计占据93%以上市场份额。

一级市场企业同样在高速DSP、SerDes赛道持续投入，国产PAM4 DSP代表企业50G产品已经实现对外出货，400G、800G芯片进入量产攻关阶段，1.6T产品处于研发阶段。另有混合信号芯片企业主攻112G SerDes量产落地，同步开展200G产品技术预研，已经启动A股上市辅导工作，募投项目全部围绕高速互联芯片产业化建设。

来源:互联网