从光模块演进方向映射技术前瞻布局相关产业：

光模块向着小型化、高速率、低成本方向演进，将带动800G/1.6T相关技术前瞻研发（主要为薄膜铌酸锂和硅光）。目前硅光800G铭普光磁已经发布Demo，硅光400G博创科技，光迅，中际等已经在售，薄膜铌酸锂方案光库科技在800G铌酸锂调制器芯片和器件领域为国内唯一稀缺标的（产业中游最核心），除此之外，九峰山实验室在3月4日下线硅光薄膜铌酸锂光电集成晶园，晶正电子在薄膜铌酸锂上游材料领域领先。

CPO方案：AI算力下高效能比方案，将光引擎和交换芯片共同封装，应用于超大型云服务商数通短距，解决高速率高密度互联传输。

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，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、成本下降潜力大、波导传输性能优异三大优势，有望在25年高速光模块中占据60%以上份额。

LPO方案：成本优势突出，满足AI计算中心短距离、大宽带、低延时要求。

我们认为，光模块作为AI算力环节中国产化程度高，技术储备前沿的核心产品，受AI大模型发展驱动算力持续升级需求将带来快速增长，建议关注前瞻布局薄膜铌酸锂/硅光新技术主要玩家。

技术演进方向：更小型化、更高速率、更低成本，从光模块产品演进方向映射技术前瞻布局，光模块产品升级迭代路线：小型化、高速率、低功耗不断升级。 产品向高速率升级，驱动多种技术路线变革。

CPO方案：AI算力下高效能比方案

CPO技术具有低功耗、高性能、高质量，高传输的优势

CPO的低功耗或将成为AI高算力下高效能比方案：

 1）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/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：耦合之后未来伴随规模上量，成本或有一定经济性。

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、高性能计 算和传感器等领域发挥更多优势。

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

铌酸锂材料的研究已经接近100年，可以划分为三个阶段：

第一阶段（1928-1965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（1964-1967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、倍频、压电、光折变等特性开展一系列研究。 

第三阶段（1970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。

铌酸锂三大应用领域：光学，压电，量子。

光学，光模块：铌酸锂晶体性能优异，在调制器制备方案中优势明显

1）铌酸锂晶体光电效应多，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，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； 

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；

当前有三种电光调制器制备方案，铌酸锂性能优势明显，能够充分满足传输距离长、容量大的需求

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

薄膜铌酸锂市场空间接近百亿

全球铌酸锂晶体市场稳步增长，2022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，2016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％。

薄膜铌酸锂调制器2024 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1～1.5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。

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，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。

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。

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

硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料，利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成的新一代技术。

当前硅光模块技术阶段：硅光子集成，当下是混合集成，单片集成是未来技术发展方向。

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。 

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。

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

硅光方案产业化面临设计架构、制造工艺、封装、配套器件等难题。

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：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：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：硅光芯片需要的配套光器件很多，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。

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。

硅光模块在高速率传输网中优势明显，需求增速将高于传统光模块

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。 

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。

1）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-40℃~85℃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 断的硅光芯片将是重要增长点。

LPO方案：成本优势突出，满足AI计算中心短距离

相较DSP方案，LPO可大幅度减少系统功耗和时延，但只适用于短距传输。

LPO具有功耗低、低延迟、低成本、可热插拔的优势。

功耗低：相比于可插拔光模块，LPO的功耗下降约50%，与CPO的功耗接近。 

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：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：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，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。 

LPO技术适用于AI大模型预训练。

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大模型预训练场景，在AI时代 有望加速落地。 

总结：重点关注薄膜铌酸锂和硅光新技术~

薄膜铌酸锂调制器2024年市场规模近110亿，直接按计算器。

硅光模块市场规模预计2025年280亿。