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光通讯产业链全解析:AI 时代的关键基础设施

fiisual

2026/4/8

光通讯产业正从过去电信循环,转向由 AI 资料中心需求驱动的结构性成长。随着 AI 集群扩张与高速运算需求提升,800G、1.6T 光收发模组、矽光子与 CPO 等关键技术加速渗透,带动整体产业链升级。从上游光学元件与 DSP 晶片,到中游模组整合与下游交换器与 CSP,形成完整分工体系。在资本支出持续扩张下,光通讯成为 AI 基础建设核心,但仍需关注供应瓶颈与地缘政治风险。

光通讯产业过去具有明显的电信基础建设循环特性,但随着资料中心内部资料传输需求快速攀升,产业已逐步转向由 AI 驱动的结构性成长阶段。在 AI 集群架构持续扩张的背景下,高速光互连需求显著提升,预期 800G 将于 2026 至 2027 年进入大规模部署,1.6T 技术亦已开始导入,进一步带动高速乙太网路模组矽光子及共封装光学(CPO)等关键技术需求快速成长。

根据 LightCounting 于 2026 年 1 月发布的最新报告,光学元件于前五大云端服务业者资本支出中的占比,预计将由 2025 年的 2.7% 提升至 2026 年的 3.1%,并于 2031 年进一步升至 4.1%。此趋势显示光通讯正逐步成为 AI 算力基础设施中的核心组成,尤其是在支援 AI 集群内部 scale-out 与 scale-up 网路时,高速光模组、CPO 以及更高频宽互连技术的重要性持续提升。从供应链分工角度观察,美国厂商目前仍主导高附加价值环节,包括光学材料、InP 与矽光子技术、PAM4 Optical DSP 晶片,以及 AI 资料中心交换器与乙太网路架构设计。 代表性企业如 Marvell、Coherent 与 Arista,皆已积极卡位高速光互连升级趋势。相较之下,台湾厂商则主要聚焦于光收发模组组装、次系统整合、光学元件制造及封测等制造环节,并在 800G 与 1.6T 模组升级过程中扮演关键的量产支援角色。

美股光通讯产业链组成

光通讯产业链具高度分工特性,上游主要提供光学与电气核心零组件,包括光学材料、雷射发射晶片、光检测器、DSP/SerDes/Driver 等高速讯号处理晶片,以及矽光子 PIC 与光引擎等整合元件;中游则由光收发模组厂负责将上述零组件整合为可实际部署的 Transceiver、AOC 或 DAC 产品,完成设计、封装、组装与测试;下游再由交换器与路由器设备商导入资料中心网路架构,最终由 CSP 与 AI 资料中心业者大规模采购与部署,以支援 AI 训练、推论与高速资料传输所需的高频宽、低延迟与低功耗连接能力。

产业链代表企业(美股)产业介绍营收模式
测试与测量设备TER, KEYS主要提供光通讯与高速资料传输元件、模组与系统在研发、验证、量产阶段所需的测试与量测设备,涵盖晶圆测试、元件测试、模组测试、讯号完整性分析、误码率测试、频宽与功耗验证等。
随着光模组速率升级,对高速、高频、低延迟与高可靠度要求提升,测试设备是确保良率、性能与量产稳定性的关键。
透过测试设备、量测仪器与自动化测试系统销售取得营收,客户包括晶片厂、光元件厂、模组厂与系统设备商;部分业者亦提供维护校正、软体升级、耗材更换与技术服务。
光学材料与基础元件GLW, COHR提供光通讯模组所需的基础光学零组件与材料,例如光纤、玻璃基板、滤光片、透镜、光学镀膜与封装材料等,属于产业链最上游。
这些产品虽单价较高阶晶片与模组低,但对光损耗、稳定性、散热与讯号品质具有关键影响,并随高速传输与高密度封装需求提升而持续升级。
以材料或元件出货取得营收,主要依出货量、规格与良率决定收入;部分高阶产品可透过客制化规格、长约供货与技术门槛维持较佳毛利。
发射晶片与雷射LITE, COHR将电讯号转换为光讯号,核心元件包括 EML、VCSEL、DFB 等雷射发射元件,广泛应用于短距与中长距资料传输场景。
随着传输速率从 400G 升级至 800G,甚至 1.6T,对雷射输出效率、稳定性、功耗与散热能力要求同步提升,使其成为高阶光模组性能的重要基础。
主要透过发射晶片或雷射元件销售取得收入,客户多为模组厂或整合厂;营收与资料中心升速周期、高速产品渗透率及客制化设计案密切相关。
接收晶片与光检测器AVGO, COHR, LITE将光讯号转回电讯号,核心元件包括 PIN、APD 等光检测器与相关接收端晶片。接收端性能直接影响传输灵敏度、误码率与整体模组稳定性,特别是在高速、长距离或高密度传输环境下更为重要。以接收元件与光检测器出货取得营收,通常搭配发射端元件一同供应给模组厂;高阶产品可因规格升级与可靠度要求较高而享有较佳 ASP。
光模组核心电晶片(处理电讯号): DSP / SerDes / Driver / TIAMRVL, AVGO, MTSI此四类皆属于光模组中的核心电晶片,随 DC 高速规格普及,电晶片复杂度显著提升,是产业链中技术门槛与附加价值较高的环节。
Driver: 把整理好的电讯号变成可以驱动雷射发光的电流讯号。
DSP: 高速讯号做补偿与修正。
SerDes: 把很多条较慢的平行电讯号,整理成少数几条高速序列讯号送出去;接收端再把高速序列讯号拆回多条资料流。
TIA: 把很小很弱的电流讯号放大,变成 DSP 可处理的电讯号。
主要透过晶片销售取得营收,依规格、速度、通道数与整合度不同而有不同 ASP;部分供应商亦可透过客制 ASIC、共同开发与平台方案提升收入与客户黏着度。
矽光子 PIC (处理光路)INTC, MRVL, CSCO矽光子 PIC(Photonic Integrated Circuit)是将调变、分光、合光、光路传输与讯号耦合等多项光学功能整合於单一晶片上的核心元件,可提升光模组的整合度、缩小体积并降低功耗。
相较于传统以分离式光学元件组成的架构,更有利于高速率、高密度与大规模量产需求,是推动 AI DC 高速、低功耗光通讯升级的重要技术。
营收来源包括矽光子晶片销售、与模组厂或云端客户的共同开发案,以及部分技术授权或平台整合收入;初期常以设计导入为主,放量后则随产品出货扩大营收。
光引擎COHR, CSCO, MRVL光引擎为将雷射、PIC、驱动与接收元件高度整合的次系统,可视为光模组中的核心光学模块,有助于提升讯号完整性、缩小体积并降低功耗。
随交换器频宽持续升级与 CPO 等新架构发展,光引擎的重要性逐步提高。
主要透过模组厂、设备商或特定大客户的整合方案出货取得营收,产品单价通常高於单一零件,收入与高阶网通设备升级周期及新架构导入进度高度相关。
光收发模组COHR, AAOI, LITE光收发模组为光通讯产业链中游核心,负责整合发射与接收元件、DSP、PCB、散热与封装设计,形成可插拔的 Transceiver 模组,如 100G、400G、800G 与 1.6T 等规格,直接受惠于资料中心频宽升级与 AI 丛集扩建,是近年光通讯产业中成长最明显的区块之一。主要透过模组产品销售取得营收,客户包括交换器设备商、云端服务商与系统整合商;营收通常受传输速率升级、ASP 变化、出货量与大客户资本支出周期影响。
主动式光缆 AOC / 直连铜缆 DACAPH, TEL, AAOIDAC:采用双轴电缆,以电讯号直接传输,无需光学元件,因此具备低成本、低功耗优势,但距离受限。
AOC:将 VCSEL 雷射、光电检测器与驱动 IC 封装于线材两端,透过电光转换以光讯号在光纤中传输,具备长距离、抗干扰与高频宽特性。
在应用上,Scale-up 架构随着 200G/400G SerDes 发展,仍可延续使用 DAC,以降低功耗与建置成本、提升性价比;而在 Scale-out 与 DCI 架构中,则必须依赖光纤(AOC/光模组)以满足长距离、低延迟的传输需求。
营收模式以一次性硬体销售为主、由出货量驱动。DAC 因高度标准化,价格敏感度高,毛利易受铜价与竞争压缩;AOC 则依速率、距离与认证定价,具技术溢价,且常与交换器与 GPU 伺服器绑定销售。
交换器与路由器ANET, CSCO交换器主要运作于区域网路(LAN),负责高速封包转送与流量调度,是资料中心内部(如 leaf-spine 架构)实现高频宽、低延迟互连的关键;而路由器则负责不同网路之间的封包路径选择与转发,应用于企业广域网(WAN)、电信骨干与网际网路核心、全球的资料传输与连接。随着云端、AI 与 5G 发展,两者正转型为整合安全、流量工程与自动化的可程式化网路平台;在 AI 与云端需求驱动下,带动高速交换器(如800G/1.6T)市场规模持续成长。营收模式以一次性硬体销售(CapEx)为核心,并逐步转向「硬体+软体+服务」的混合模式。厂商透过 NOS 授权、订阅制与维护服务创造持续性收入。
AI 资料中心 / CSPMSFT, GOOGL, AMZN, METAAI 资料中心是以 GPU/TPU 与高速网路为核心的超大规模运算基础设施,用于支撑 AI 训练与推论需求。CSP 则透过大型资料中心提供运算、储存、网路与 AI 能力,并成为生成式 AI 与企业数位转型的核心基础设施 。
随着 AI 工作负载爆发,约 60–65% 的相关需求预计将由这些 CSP 所承载。
将资本密集的资料中心转化为「按需求使用+订阅制」服务,营收来自 IaaS、PaaS、SaaS 与快速成长的 AI-as-a-Service,客户依使用量或订阅付费。可将一次性 CapEx 转为长期可扩展的 OpEx 收入,并透过规模经济提升毛利;同时,借由资料重力与高迁移成本,强化客户黏着度。

光通讯产业展望

光通讯产业运用示意图。

  1. GPU 算力与交换机吞吐量的迭代提升使得 AI 资料中心对于节点间的传输速度需求增加,带动光收发模组朝高密度、高频宽、高速率的方向演进。 随着规格从 800G 迈向 1.6T 时代,将使光收发模组、Laser 等零组件同步迎来规格升级。
  2. SiPh 目前主要应用在高阶光收发模组,未来渗透路线为:Transceiver→CPO switch→Optical I/O。 随着 2027-2028 年规格升级至 3.2T 光收发模组,单通道 200G 的矽光雷射商用进度领先;随着 AI 资料中心对高速传输的需求增加,预估 SiPh 在 AI 资料中心的的占比将从 2023 年不到 15%,到 2028 年预估将成长至超过 47%,成为主流方案之一。
  3. 传输速度提升使光收发模组与交换器间的损耗愈发严重,透过 CPO 能大幅降低功耗和延迟。 2026-2027 年将是 CPO 商用的重要节点,主要以 scale-out 之交换器优先导入 CPO 解决方案,在 200G 单通道 (1.6T) 时将有显著渗透率,在 400G 单通道 (3.2T) 时成为主导技术,实际大规模部署预计将落在 2028–2030年。
  4. 全光网路(All-Optical Network, AON)将随着频宽需求、功耗瓶颈与系统复杂度同步升高而加速推进,由传输层与资料中心互连局部导入,并逐步扩展至交换层与计算层,透过矽光子与 CPO 技术,推动网路从电光混合架构走向以光为主的系统,以突破功耗与频宽瓶颈。

2026 年催化剂

  1. 全球四大 CSP(Microsoft、Google、AWS、Meta),持续上修资本支出,预计在 2026 年的合计资本支出突破 7,000 亿美元,受惠于 CSP 将资金用于采购 AI 伺服器、建置资料中心,可预期对光收发模组的需求也将随之提升,支撑光收发模组持续高速成长。
  2. 受惠于 CSP 在 AI 推论需求增加,ASIC、GPU 出货量逐年上升、 AI 晶片规格升级,带动所需的光收发模组比例不断增加,预期 2026 年 800G 光收发模组需求为 4,000 万颗以上,1.6T 光收发模组需求则上调至 3,000 万颗以上,测算晶片出货量与雷射端产能后,市场将呈现供不应求,将带动厂商扩产或调升 ASP。
  3. 展望 2026-2027 年,CoWoS 投片量持续上升,显示 AI 投资需求未见放缓,且测算晶片出货量与各厂商 EML 产能后,EML 将于 2026 年出现 36% 的供需缺口,2027 年将进一步扩大至 48%。带动厂商持续扩产,随客户群更加分散与涨价,ASP 有望再进一步成长,带动相关厂商营收增加。
  4. 各大 CSP 普遍倾向推出自研的 AI 模型,ASIC 与 AI 模型虽然客制化程度较高,传输速度基于目前雷射规格、DSP 等限制, 速度上限基本上一致。 因此预期在可见且透明的规格下,随着 2026 年 1.6T 光收发模组与交换器进入量产, 将成为 CSP 竞逐升级之产品。

产业潜在风险

  1. 去年美国国防部曾建议将中际旭创、新易盛等光通讯厂列入「中国军事企业清单」建议名单,若未来地缘政治风险升温,可能限制其取得关键组件、技术、原材料等等,以及客户出货、产地限制。特别是在光通讯产业中,中国厂商已在 400G/800G 光模组具备高度市占,一旦被限制进入美系供应链,短期内可能引发供给错配与成本上升。
  2. 客户对于雷射产品要求极高,供应瓶颈在于机台数量与验证时间,雷射晶片至少需经过 2,000-5,000 小时以上的烧测,且部分认证是以个别机台为单位(如 MOVCD ),产能扩张无法透过加购设备快速放大。若客户验证未通过,将导致长期供不应求与交期拉长,进而限制整体出货节奏。同时加剧市场集中与进入门槛提升:只有具备长期验证能力、稳定良率与既有客户认证的厂商占据市场,导致供应端集中度提高,一旦少数关键供应商出现良率、设备或地缘政治问题,将对整体光通讯供应链产生放大冲击。
  3. 近期 Broadcom 指出,除 EML 与 CW 雷射产能紧张外,晶圆产能也逐步逼近上限,预期需至2027 年才有扩充空间。同时 PCB 交期延长至 6 个月,2026 年整体供应链负荷显著提升。AI 晶片产能瓶颈将限制 GPU/ASIC 出货,可能放缓 hyperscaler 扩张节奏,使光通讯需求出现递延,产能受限也可能延后 1.6T/CPO 等技术导入、延长既有架构使用周期。
  4. 磷化铟 (InP) 基板目前需求成长速度明显高于供给扩张幅度,且供应高度集中于中国、日本与欧洲,加上美中地缘政治风险与中国潜在出口管制,使供应面临不确定性。同时 InP 制程与设备门槛高、扩产周期长,导致产能无法随 AI 带动的光通讯需求快速扩张。预期 InP 基板未来一段时间内将持续形成供给瓶颈,成为限制光通讯产业成长的关键变数。

小结

光通讯产业链横跨上游光学元件与电气晶片,包括雷射、光侦测器、DSP、SerDes、Driver 与 TIA,中游延伸至光引擎、矽光子 PIC 与光收发模组封装整合,最终应用于下游交换器、路由器、AI 资料中心与云端服务平台,形成分工明确且高度协作的完整产业链。受惠于 AI 训练与推论带动资料中心内部高速传输需求快速升温,以及 CSP 持续扩大资本支出,2026 年光通讯产业仍可望延续高成长趋势,并持续推动 800G、1.6T、矽光子与 CPO 等新世代技术加速渗透。然而,尽管产业前景乐观,仍须审慎关注关键零组件供应瓶颈、技术验证时程递延、客户拉货节奏波动,以及地缘政治与资本支出调整等潜在下行风险。

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