半导体行业专题报告：AI高算力催涨光模块CPO需求

数据流量及数据交汇量的增长推动数通光模块市场的发展。根据IDC数据，全球数据流量将由2019年的41 ZB（ZB指泽字节，代表十万亿亿字节）增长至2025年的175 ZB，CAGR2015-2025达35.18%。传统的光通信设备难以满足高速率、大容量的数据流量的计算、存储、处理与传输需求，由此推动光通信设备向大容量、高速率方向实现技术升级和应用。

AI高算力传输需求驱动数据传输速率朝向400G、800G及更高演进。可用的商业光纤链路的最高容量从20世纪90年代的2.5-10 Gb/s发展到如今的800 Gb/s，同时流媒体超高清（UHD）视频驱动网络流量的速度增长催涨更高的数据吞吐量需求。叠加大型云服务运营商大量采用昂贵的高数据速率400G和800G模块以及国家电信运营商对5G网络无线光收发模块的高需求，Yole预计光收发模块市场规模将由2021年的102亿美元增长至2027年的247亿美元，CAGR2021-2027为16%。

更高数据传输速率的光模块催涨配套光通信器件需求。目前许多云提供商和电信运营商在寻求800Gbps光生态系统来提高带宽容量以跟上不断增长的数据需求，800G光模块可支持更多配置，如2倍400GbE、4倍200GbE或8倍100GbE。当今的现代以太网交换机专用集成电路
（ASIC）提供25.6Tb/s的总容量，以50Gbps SerDes（串行/解串）通道速率运行，由50GPAM-4调制技术驱动。在线卡中，通常需要重新定时器将PAM-4数据从交换机同步到光纤接口。在400G光模块中，可以使用额外的硅齿轮箱芯片将50GPAM-4电输入和输出（I/O）转换为每波长100G的光学I/O，以连接到100G单波长光学器件。预计到2023年的下一代ASIC芯片将提供51.2Tb / s的总容量，并以100Gbps SerDes通道速率运行。因此，以太网交换机ASIC的升级在简化开关系统内的电光转换并加速高速光模块的交换的同时，催涨配套光通信器件及相关芯片需求。

CPO技术成为2024年800G模块规模化应用的重要技术路径。由于800G和1.6T可插拔模块利用了100G和200G单波长光学器件的优势，随着大算力应用场景的渗透，可以在QSFP-DD和OSFP-XD封装中实现技术和成本效益。但是在所需的电气和光学密度、热管理和能源效率方面，可插拔封装在支持6.4T和12.8T容量方面的能力将受到限制。由于采用离散电气器件，功耗和热管理正在成为未来可插拔光学的限制因素。使用硅光子学技术平台的共封装（CPO）旨在克服上述挑战。同时相较于NPO，CPO的模块与主机ASIC的距离更近，可以实现更低的信道损耗和功耗。Yole预计可插拔技术在未来10年可能发生整合，而CPO市场将形成多供应商的商业模式。
建议关注：

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风险提示：
1）半导体下游需求不及预期；
2）技术发展不及预期；
3）行业竞争加剧。