2025年通信行业光通信系列报告一：AI需求与产品高端化，共驱光模块市场增长新周期

AI 算力驱动光模块全链上行，国产替代构筑产业新生态

1.1.光模块是构建全球高速信息网络的基石部件

在当今以光速定义信息传递效率的时代，光模块（Optical Transceiver）作为实现光电信 号转换的核心功能单元，是构建全球高速信息网络的物理基石。其核心作用在于发送端将算 力设备产生的电信号，通过激光器(LD)转换为光信号，通过光纤介质进行高速、远距离、低 损耗的传输；在接收端，光探测器(PD)则负责将承载信息的光信号精准地重建为电信号，确 保信息的完整接收与处理。作为连接电子与光子两大领域的关键接口，光模块作为数据世界 的“翻译官”，已成为现代通信系统中实现高效数据交换不可或缺的核心器件。

光模块的分类可从多个维度理解，在封装、速率、模式及波长等多维度的不断演进，共同支 撑了数据中心和运营商网络的持续提速与扩展： 在封装形态上，当前产业仍以可插拔式为主，随着速率演进形成了 SFP/SFP+、SFP28、 QSFP+、QSFP28、QSFP-DD/OSFP 等主流封装，但在高速互联对电通道提出更高要求的推 动下，封装正加速向 OBO、NPO 以及与交换芯片深度绑定的 CPO/OIO 架构升级，以提 升带宽密度与能效。 在速率维度，市场正从 100G/200G 快速迈向 400G/800G，并在超大规模数据中心与 AI 集 群推动下走向 1.6T 乃至 3.2T，不同场景对短距 SR/长距 LR/超长距 ZR 等规格呈现差异 化需求。 从光纤模式来看，光模块分为单模与多模：单模模块一般采用 1310nm、1550nm 波长，匹 配单模光纤用于长距、大容量传输；多模模块通常采用 850nm 波长，匹配多模光纤，用 于更经济的短距互联。 在中心波长与“颜色”维度，常规的 850nm/1310nm/1550nm 光模块属于“灰光”，波长 单一；而“彩光”光模块包含 CWDM 和 DWDM，通过多波长复用在同一根光纤中实现多路 信号无干扰传输，通过合波/分波可显著节省光纤资源，主要用于长距离与大容量骨干 传输。

1.2.光模块产业链：国产替代的机遇与挑战

光模块产业链的价值主要集中在上游核心器件和中游封装测试环节，其中光器件长期占据总 成本的 70%以上，是决定性能与成本的关键部分。承担光电转换功能的 TOSA 与 ROSA 合计贡 献了光器件价值的八成以上，而其核心价值来源于内部的激光器、探测器等光芯片及高精度 结构件。随着光模块向高速率迭代，价值构成正经历显著的“核心化”迁移：光芯片在总成 本中的占比已从传统产品的较低水平快速提升至 50%以上，成为影响产品性能和成本的绝对核心；电芯片因高速信号处理需求提升，其价值占比稳定在 15%—20%之间。相较之下，结构 性与支撑性部件的价值占比进一步被压缩，高速 PCB 占比约在 5%左右，而外壳、散热与接口 结构件则下降至约 4%。整体来看，产业链形成了“上游芯片定性能、中游封装定可靠性”的 价值格局，高端化趋势正持续推动价值向光、电芯片高度集中，真正的竞争核心正在于掌握 关键芯片技术并具备将其性能通过精密封装可靠释放的能力。

光芯片通过精密加工与一些无源光组件封装，形成核心功能单元——光发射组件（TOSA）与 光接收组件（ROSA）；进而将这两大组件与电芯片、PCB、外壳等集成，最终加工制造为完整 的光模块。光器件作为光模块的子系统，按其功能特性可分为光无源器件与光有源器件。其 中，光无源器件在系统中无需外部能量驱动，主要负责实现光信号的连接、耦合、分波与合 波等“管路功能”；而光有源器件则需外部电源工作，核心使命是完成光信号与电信号之间的 相互转换，实现信息传输的“价值创造”功能。

1.2.1.上游——光芯片：电光转换的核心基石，美日主导下的中国的结构性突破

光芯片是光模块实现电—光/光—电转换的关键器件，其功能上主要分为激光器芯片与探测 器芯片两大类。在发射端，激光器芯片按出光结构可分为边发射与面发射两种技术路线。边 发射激光器以 FP、DFB、EML 为主，具备较高的调制速度与稳定性能；面发射激光器则以 VCSEL为代表，兼具低成本与高集成度优势。在接收端，探测器芯片承担光信号探测与转换任务， 主要包括 PIN 和 APD 两类，其中 APD 具备更高灵敏度，适用于更长距离与更高性能需求的场 景。从材料体系看，光芯片制造以 III-V 族化合物半导体为主，核心衬底材料包括磷化铟（InP） 与砷化镓（GaAs）。InP 基材料因具备高频率响应、优异的温度稳定性及低噪声特性，成为 FP、 DFB、EML 等边发射激光器及 PIN、APD 探测器的主流选择，覆盖电信骨干网与数据中心互联 等中长距传输应用。GaAs 基材料主要用于制造 VCSEL 芯片，凭借成本、良率与集成方面的优 势，在数据中心短距互联及 3D 识别、消费电子传感等领域应用广泛。

当前，全球光芯片市场竞争格局呈现“美日双头垄断，中国结构性突破”的鲜明特征。在高 端市场，美国 Coherent、Lumentum 与日本三菱电机、住友电工等企业凭借深厚的技术积累， 构筑了以 25G 及以上高速率 DFB、EML 芯片为核心的专利与技术壁垒，占据绝对主导地位。与 此同时，中国光芯片产业正经历从“中低端自主”向“高端攻坚”的关键转型：在 2.5G、10G 等中低速率产品上已实现高度国产化；在 25G DFB 芯片领域，以武汉敏芯、源杰科技为代表 的企业已实现规模化商用，成功切入 5G 前传与数据中心市场；然而，在真正决定产业话语权 的 EML 芯片及高端 APD 芯片等“卡脖子”环节，国产化率仍非常低，是当前本土厂商集中攻 坚的核心挑战。

1.2.2.上游——电芯片：驱动与放大的核心，国产化最坚固的壁垒与久攻未下的前沿

电芯片是驱动、控制、放大和处理电信号，确保光芯片精确工作并与主机系统通信的器件， 其功能上主要分为驱动芯片、放大芯片与处理芯片三大类。在发射端，驱动芯片为激光器的 核心控制单元，以激光器驱动器为代表，负责提供精确、稳定的调制电流，直接决定输出光 信号的质量与精度。在接收端，放大芯片承担光电信号的转换与放大任务，主要包括跨阻放 大器和限幅放大器，其中跨阻放大器将探测器输出的微弱电流信号转换为电压信号并首次放 大，其性能直接决定接收灵敏度。从功能体系看，电芯片设计以混合信号半导体技术为主， 核心类别还包括时钟数据恢复芯片与数字信号处理芯片。时钟数据恢复芯片负责从数据流中 提取时钟并重整信号，是保障数据完整性与时序同步的关键；数字信号处理芯片则应用于高 速相干光模块，通过复杂算法实时补偿长距传输中的信号损伤，技术壁垒极高。此外，微控 制器作为光模块的“管理中枢”，实现对内部温度、功率与偏置电流的实时监控与智能控制， 确保模块稳定运行并与系统主机通信。 全球光模块电芯片市场呈现高度集中态势，美国企业在高端领域占据绝对主导。博通、迈威 尔（并购 Inphi）与美满科技构成的主流供应体系几乎垄断了 400G/800G 及以上速率光模块 的核心器件，尤其在激光器驱动器、TIA 以及技术壁垒最高的 DSP 芯片上具备显著领先优势。 德州仪器等公司在模拟与时钟类芯片领域同样保持强势地位，使得全球光模块产业在上游关 键环节对美国技术形成深度依赖。 相较之下，中国在电芯片环节仍较为薄弱。虽然在国产替代需求带动下，部分本土企业已在 驱动器和 TIA 等模拟芯片上取得进展，但产品整体仍集中于中低速率区间，与国际领先水平 在性能、可靠性及规模量产能力方面存在差距。根据 ICC 数据，2025 年 25G 以上电芯片出货 量中国只占全球市场份额的 7%。尤其是在决定超高速光模块性能的 DSP 芯片领域，国内尚未 形成成熟商用产品，仍是产业链自主可控的主要瓶颈。 光模块电芯片的国产替代速度普遍低于光芯片，核心原因在于其技术壁垒更高且生态黏性更 强。电芯片承担高速信号处理、调制和放大等关键功能，需要在高速链路设计、超大规模模 拟/混合信号电路、工艺协同优化方面达到极高水准，同时需适配海外厂商长期主导的系统架 构。一旦数据中心整机厂商在认证中绑定某家电芯片方案，切换成本极高。因此即使光芯片 已有较快突破，电芯片仍受限于研发周期长、工艺高度依赖、验证体系严苛、生态绑定深等 因素，使国产替代推进更慢。

1.2.3.上游——无源组件：光路的基石，中国产业链的完备向高端迈进

光模块中的无源组件是构建光路系统的基础环节，保证了光模块内部稳定、并且有高效的光 信号传输。按功能可分为三类：其一为连接与引导类，包括光纤、硅光波导、透镜与连接器 等，用于搭建光路并实现高效耦合；其二为信号处理类，涵盖隔离器、环形器、滤光片及波 分复用/解复用器等，用于控制光信号的方向、波长与路径；其三为结构与辅助类，如陶瓷插 芯、套管、器件外壳及热沉，为光路提供精密定位、封装防护及散热支持。 全球光模块无源组件领域呈现明显的“技术分层”格局：高端市场长期由日本厂商主导，依 托其在材料工艺和精密制造方面的深厚积累，古河电工、住友电工等企业在陶瓷插芯、高端 光学透镜及 AWG 等核心器件上构筑了稳固的技术与专利壁垒。相比之下，中低端市场的标准 化程度高、规模效应突出，中国厂商凭借完整的产业链和成本优势已成为全球主要供应力量， 实现由“国产替代”向“全球供给”的转变。

中国无源组件产业链完备、响应迅速，其中上市公司布局清晰：天孚通信凭借在陶瓷插芯、 薄膜滤波器、隔离器等全系列无源器件上的平台化能力，为全球光模块客户提供一站式供应； 太辰光在光分路器、高密度连接器等产品上具备国际竞争力；光迅科技依托垂直整合优势， 在波分复用等子系统级产品保持领先。尽管如此，中国企业在超高精度无源芯片及部分特种 材料领域与日本领先水平仍有差距，当前行业正从规模驱动逐步向高端技术突破迈进。

1.2.4.中游——光器件封装：封装环节的价值高地，中国力量强势崛起

光器件封装是将上游光芯片与关键无源组件通过高精度工艺集成，构建具备电光/光电转换 功能的核心子系统，是光模块制造的基础环节。其主要产出包括 TOSA 和 ROSA 两类组件：TOSA 负责电光转换，封装中需将激光器芯片与陶瓷插芯、透镜、隔离器等元件实现高精度光 路耦合，其效率直接影响发射光功率与模块性能；ROSA 负责光电转换，通过将探测器芯片、 跨阻放大器及滤光片等组件集成，实现对微弱光信号的高灵敏度、低噪声接收。两者对封装 工艺稳定性、对准精度及器件匹配提出极高要求，是光模块性能上限的重要决定因素。 全球光器件封装环节与上游光芯片深度绑定，高端市场长期由 Coherent、Lumentum 等具备 芯片与器件一体化能力的厂商主导，同时亦存在专门从事 TOSA/ROSA 封装的专业供应商。 中国企业在该领域竞争力突出，已成为全球光模块产业的重要器件提供方。光迅科技依托从 芯片到模块的垂直整合体系，在 TOSA/ROSA 产能与技术成熟度方面处于国内领先地位；中际 旭创、海信宽带等头部模块制造商也为提升供应链安全性和降低成本，普遍布局自研自用的 高端器件封装能力。此外，在 TO-CAN 等接入网类中低速器件封装领域，中国已形成全球最大 的生产基地，产业配套完善、规模优势显著。

1.2.5.中游——光模块封装：中国制造已占据领先地位

光模块封装是将已封装好的 TOSA、ROSA、电芯片、PCB 以及其它无源元件集成到标准化外壳 中，形成最终可插拔的光模块产品的关键工艺环节。其主要功能是实现完整的光电信号收发、 驱动控制、电源管理及状态监控与系统通信。封装过程对高速电路设计、热管理及精密工艺 提出高要求：高速信号通路需保证信号完整性，热设计需实现高效散热以保证模块在宽温环 境下稳定运行，而自动化与精密工艺则是确保高一致性与大规模生产的核心基础。光模块封 装不仅是将各类核心组件物理整合的过程，更直接决定了光模块的性能上限、可靠性和量产 能力。

光模块封装环节的全球竞争格局呈现“中美争霸”态势。过去，市场主要由美国（如 Coherent、Intel）、日本及中国厂商共同竞争，而近年来，中国企业集体崛起，已占据全球 光模块封装市场半数份额，形成典型的“中国制造”优势。 中国光模块封装的优势主要体现在成本、规模、工艺成熟度与供应链完整度四个方面。从规 模化能力看，以中际旭创为代表的龙头企业在苏州建设超两万平米的封装与测试基地，并在 泰国布局海外产能，形成全球领先的大规模自动化生产体系。在工艺成熟度方面，中际旭创 在 10G/25G/100G 到 800G 的量产中积累了耦合、焊接、散热与可靠性验证的成熟工艺；光迅 科技依托从器件到模块的垂直整合，提高了整体良率。在供应链协同上，中国具备完整的本 地化光通信产业链，苏州最具代表性，聚集中际旭创、天孚通信、长光华芯等厂商，形成从 器件、材料到封装测试的全链条配套，使新产品研发到量产周期大幅缩短。在响应速度与定 制化方面，中际旭创、新易盛、光迅科技等厂商在 800G、1.6T 等新产品推出时能快速打样并 完成客户验证，并根据数据中心、AI 集群、5G 前传等不同场景快速优化方案。 中国企业已在全球光模块制造与封装环节占据世界主导。根据 LightCounting 最新数据， 2024 年全球光模块市场格局出现显著变化，前十大供应商中中国厂商独占七席。中际旭创在 数据中心高速光模块（400G/800G）领域技术领先、市场份额居首，是谷歌、微软、亚马逊等 云巨头的核心供应商；光迅科技产品线覆盖电信和数据中心市场，是国内少数在两大市场均 具影响力的企业；新易盛作为成长迅速的数据中心光模块厂商，在高速率产品上技术实力突 出，海外市场份额持续提升。华工正源与海信宽带在无线通信和接入网市场稳固，同时积极 拓展数据中心市场，进一步巩固国内竞争力。

1.3.AI 浪潮重塑光模块产业：从配套器件迈向算力核心，数通需求引领高增长

光模块作为实现光电互联的核心器件，主要服务于数据通信与电信通信两大市场，是现代全 光网络的基础设施。在数据通信领域，光模块承担数据中心内部与数据中心间高速互联需求， 是云计算、AI 算力集群持续扩容的关键；在电信通信领域，光模块广泛应用于 4G/5G 基站、 骨干网、城域网以及 FTTx 接入网，支撑运营商网络的宽带化和光纤化升级。

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