一、光模块概念及分类

1、光模块概念

光模块是光通信系统的核心器件之一，由各种无源器件以及光电芯片组合封装。光模块构成了数据中心 互连、5G 承载网络和全光接入网络的基础单元，主要作用就是实现光纤通信中的光电转换和电光转换 功能。从结构上来看，光模块主要由光发射器件（TOSA，含激光器）、光接收器件（ROSA，含光探测 器）、功能电路和光（电）接口等部分组成。

其工作原理基于光电转换：在发送端，电信号通过驱动芯片处理后，驱动激光器或发光二极管发出调制 光信号；在接收端，光信号通过光电探测器转换为电信号，并经过放大和处理后输出为相应的数据信号。 此外，光模块还包含功能电路、接口电路、防尘帽、裙片、标签、接头、壳体、接收接口和发送接口等 部件。这些组件共同协作，确保光信号的高效传输和处理。

2、光模块常见分类及用途

光模块根据其不同的特性和应用场景，有多种分类方式。按封装形式分，光模块有 SFP、SFP+、QSFP、 XFP、CFP、COBO 等多种类型，按传输速率分，光模块涵盖了低速率、百兆、千兆、2.5Gbps、 10Gbps、40Gbps、100Gbps 等多种速率。随着技术的不断进步和市场的不断变化，新的光模块类型和 规格也在不断涌现。

二、驱动因素

1、需求引擎：数据中心、AI 与 5G

下游应用市场的需求是驱动整个光模块产业发展的根本动力。当前，市场需求主要由 AI 和超大规模数 据中心驱动，5G 和传统电信市场则构成补充。

（1）核心驱动力：AI 与超大规模数据中心

全球人工智能市场持续呈现增长态势，带动 AI 服务器需求快速增长。从全球范围来看，IDC 数据显示， 2024 年全球人工智能服务器市场规模预计为 1,251 亿美元，2025 年将增至 1,587 亿美元，2028 年有望 达到 2,227 亿美元，其中生成式人工智能服务器占比将从 2025 年的 29.6%提升至 2028 年的 37.7%。 从中国市场来看，根据 IDC 报告，2024 年中国人工智能算力市场规模达到 190 亿美元，2025 年将达到 259 亿美元，同比增长 36.2%，2028 年将达到 552 亿美元。大模型兴起和生成式人工智能应用显著提 升带动人工智能服务器市场规模持续扩大，带动光模块需求快速增长。

随着 AI 算力需求的爆发，中美云厂商资本开支持续增长，有望带动 AI 服务器需求提升。北美三大云 厂商巨头亚马逊、微软、谷歌在资本开支方面均展现出巨大的投入规模和持续增长的态势。2024 年， 亚马逊、微软和谷歌的资本开支合计为 1800 亿美元，同比提升 59.18%，2025 年预计将达到 3030 亿 美元。近年来，中国云厂商也同样加大了资本开支，2024 年，阿里巴巴、腾讯和百度的资本开支合计 为 1362 亿元，同比提升 46.59%，2025 年预计将达到 2670 亿元。

AI 服务器需求快速增长，全球光模块市场规模持续提升。AI 训练集群内部 GPU 之间需要进行海量的 数据交换（即“东西向流量”），这对网络带宽和延迟提出了极致要求。以 NVIDIA 的 DGXH100 服务 器集群为例，单个机柜就需要超过 500 个高速光模块来满足其高达 4.8Tbps 的互联带宽需求。随着 AI 集群应用对以太网光收发器的强劲需求，以及云服务厂商对其密集波分复用（DWDM）网络的升级带 动全球光模块市场规模持续提升。

（2）次级驱动力：5G 与电信市场

电信市场是光模块应用的发源地，20 世纪 80 年代光纤诞生以来，光通信应用从骨干网发展到城域网、 接入网和基站。目前国内传输网络基本完成光纤化。从电信网络传输需求来看，5G 传输网络由前传、 中传和回传组成，分别将蜂窝基站、核心网络和数据中心连接起来，其中前传主要使用 10G、25G 光模 块，中传主要使用 50G、100G、200G 光模块，回传主要使用 100G、200G、400G 光模块。前传子系 统具有长距离高密度的特点，相比中传、回传来说前传对光模块需求量最大。 近年来，我国大力推进千兆光纤网和 5G 网络建设。根据工信部数据，截至 2024 年底，固定互联网宽 带接入端口数达到 12.02 亿个，较上年末同比增长 6,612 万个。其中，光纤接入（FTTH/O）端口达到 11.6 亿个，较上年末同比增长 6,570 万个，具备千兆网络服务能力的 10GPON 端口数达 2,820 万个，较 上年末同比增长 518.3 万个。截至 2024 年末我国 5G 基站数量达到 425.1 万个，同比增长 87.4 万个。 5G 基站占移动电话基站总数达 33.6%，占比较 2023 年末增长 4.5%。

2、政策支持光模块行业发展

近年来，中国光模块行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。国家陆续出台了多项政 策，鼓励光模块行业发展与创新，《国家数据基础设施建设指引》《关于巩固回升向好趋势加力振作工 业经济的通知》《制造业可靠性提升实施意见》等产业政策为光模块行业的发展提供了明确、广阔的市 场前景，为企业提供了良好的生产经营环境。具体情况列示如下：

三、光模块市场现状及趋势

1、光模块速率迭代与未来趋势

直接调制光模块和相干光模块是光通信中两种不同的技术方案，主要区别在于调制方式和应用场景。 直接调制光模块通过直接改变激光器的驱动电流来调制光信号，结构简单、成本较低，主要用于短距离 传输场景，如数据中心内部连接。 相干光模块则采用更复杂的技术，通过调制光波的相位、振幅等参数来编码数字信息。接收端利用本地 振荡器与接收信号进行相干检测，可同时解调相位、振幅和偏振态信息。这种技术最初用于传输距离超 过 1000 公里的骨干网，后来逐步下沉至 100-1000 公里的城域网应用。相干光模块具有更高的频谱效 率和接收灵敏度，能支持更高速率的传输。 在应用领域方面，直接调制光模块多用于短距离、低成本场景，而相干光模块随着规模化效应降低成本， 已扩展至 5G、大数据、云计算等多种新型应用场景，成为数据中心和城域网络的焦点。 AI 推动模块升级，单通道速率逐步提升。随着 AI 技术的快速发展，对算力的需求迅速增长，进一步推 动了 1.6T 光模块的发展。预计 1.6T 乃至更高速率的光模块将成为数据中心内部连接的新技术趋势，以 配合未来更大带宽、更高算力的 GPU 需求。根据 Coherent 预测，未来五年内 800G 和 1.6T 光模块 有望成为市场主流产品。目前 1.6T 光模块批量商用的进程正在加速，这一趋势对光芯片提出更高的要 求。包括 200G PAM4 EML、CW 光源等在内的多种芯片将成为 1.6T 光模块中光芯片的解决方案。

数据中心流量正在经历快速增长，而且数据中心场景中的互联速率比骨干网的互联速率发展更快。数据 中心直调直检光模块速率约 3 至 4 年更新一代，AI 智算引入后迭代周期呈缩短趋势。400Gb/s 的速率 已被广泛用于数据中心互联（DCI），当前处于 800Gb/s 速率，预计未来 1-2 年将进入 1.6Tb/s 速率， 预计到 2029 年，AI 应用的光模块速率将达到 3.2Tb/s，2030 年 3.2Tb/s 将走向规模应用。干线网络相 干光模块速率约 10 年更新一代，当前处于单波 400Gb/s 速率，2030 年将达到 800Gb/s 速率。相干技 术由干线/城域向百 km 及以内的中短距应用下沉，预计 2030 年将达到单波 T+b/s。

2、全球与国内光模块市场规模预测

根据 Lightcounting 预测，光模块的全球市场规模在 2024-2029 年或将以 22%的 CAGR 保持增长， 2029 年有望突破 370 亿美元。从中国市场来看，2024 年中国光模块市场规模为 606 亿元左右，预计 2025 年将达到 670 亿元。

3、数通、电信光模块市场规模预测

根据 LightCounting 测算，2023 年全球数通光模块市场规模达到 62.5 亿美元，2024-2029 年预计将以 27%的 CAGR 增长，2029 年有望达到 258 亿美元。其中，以太网光模块市场有望贡献主要增长，预计 将以 26%的 CAGR 增长至 222 亿美元。未来数通市场的增长驱动力主要来自高速光模块的需求。根据 LightCounting 预测，2025 年 800G 以太网光模块市场规模将超过 400G，随着高速光模块的快速导入， 预计 2029 年 800G 和 1.6T 光模块的整体市场规模将超过 160 亿美元。 根据 LightCounting 测算，2023 年全球电信光模块市场规模达到 52.2 亿美元，预计将以 14%的 CAGR 增长，2029 年市场规模有望达到 114.90 亿美元。

4、1.6T 光模块量产确定性高，部署曲线与 800G 接近

根据 LightCounting 报告，受益于 AI 产业迅速发展，高速率光模块出货量达到 1000 万支需要的年数越 来越短。其中 800G 光模块 2023 年开始应用，2024 年起量约 750 万只，2025 年需求量超过 1000 万 支；参考 800G 产品部署曲线，1.6T 光模块 2025 年开始量产，2026 年则有望超过 1000 万支。

四、光模块产业链分析

光模块产业链上游包含光器件、光电芯片、PCB 等，其中光芯片是制造光器件的基础元件。是光模块制 造所需关键原材料的供应源头。光器件根据是否涉及光电转换可分为有源器件和无源器件。产业链中游 为光模块制造环节，光模块由光器件、电芯片、印制电路板、结构件等封装而成，在光通信中负责实现 光电信号转换功能，产业链下游的直接客户是光通信设备厂商和服务器厂商，如华为、中兴、烽火通信、 浪潮信息、联想等，最终客户是运营商、云计算厂商以及企业网客户。 光模块成本结构上，光器件成本占比达 73%，PCB 成本占比约 5%。光器件成本结构中，以激光器为 主的光发射组件（TOSA）和以探测器为主的光接收组件（ROSA）分别占据 48%和 32%的成本，光发 射组件（TOSA）占光模块总体成本的 35%。