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光模块制造流程及核心厂商

发布日期：2026-08-14

一、光模块在AI中的角色

AI训练需要成百上千台GPU服务器协同工作，数据在服务器之间高速传输就靠光模块+光纤。一台8卡H100服务器通常需要8-9个800G光模块，仅光模块成本就占整机的10-15%。

为什么用电信号传输不行？因为铜线在高速传输时损耗急剧增大——100GB/s速率下铜线有效传输距离不到1米，而光纤可以传输数百米到数公里。所以服务器之间必须用光传输：电信号→光模块→光信号→光纤→光模块→电信号。

二、光模块的基本结构

光模块的核心是光发射（TOSA）+ 光接收（ROSA）+ 驱动电路三大模块：

三、光模块制造流程

1. 光芯片制造

光芯片是光模块的核心，包括激光器芯片（VCSEL、DFB、EML）和探测器芯片（PD）。激光器芯片在GaAs或InP衬底上外延生长，工艺与硅基逻辑芯片完全不同：

• MOCVD外延：在III-V族衬底上生长多层半导体结构
• 光刻+刻蚀：定义激光器波导和谐振腔结构
• 金属电极：沉积P极和N极金属
• 解理镀膜：切割出单个芯片，端面镀高反/增透膜

光芯片制造难度极高，良率远低于硅芯片。一颗DFB激光器芯片尺寸仅约0.3mm×0.5mm，但需要完成"发光-调制-传输"全部功能。

2. 光器件封装（TOSA/ROSA）

将光芯片封装成光组件：

• TOSA（光发射组件）：激光器芯片+透镜+隔离器+光纤耦合，将电信号转换为光信号输出
• ROSA（光接收组件）：光探测器+TIA放大器+透镜+光纤耦合，将光信号转换为电信号

光纤耦合是关键难点——激光器出光口仅几微米，需要精确对准到光纤芯径（单模光纤芯径9μm，多模50μm），对准精度要求亚微米级。

3. 光引擎组装

将TOSA和ROSA安装在PCB上，与驱动芯片（Driver）、TIA、CDR（时钟恢复）等电芯片一起组成光引擎（Optical Engine）。800G光模块通常集成4通道或8通道光引擎。

4. 模块封装与测试

• 将光引擎封装在金属外壳中（QSFP-DD、OSFP等标准封装）
• 连接电接口连接器（金手指）
• 高温老化测试（85°C环境下持续运行）
• 眼图测试（信号质量验证）
• 误码率测试（BER < 10^-12）
• 温循测试（-40°C到85°C循环）

四、光模块代际演进

速率	封装	通道数	单通道速率	主要应用
400G	QSFP-DD	4/8	100G/50G	A100集群
800G	QSFP-DD800	8	100G	H100集群主流
1.6T	QSFP-DD/CPO	8/4	200G/400G	B100/下一代

五、光模块技术路线

可插拔光模块（当前主流）：光模块作为独立模块插在交换机/网卡上。优点是灵活可更换，缺点是体积大、功耗高。800G可插拔模块功耗约15-20W。

CPO（Co-Packaged Optics，共封装光学）：将光引擎与交换芯片封装在同一基板上。优点是功耗低（省去PCB走线损耗）、密度高，缺点是不可更换、维护困难。1.6T时代CPO有望逐步落地。

LPO（Linear Drive Pluggable，线性驱动可插拔）：去掉DSP芯片，用红uctive驱动替代，降低功耗和成本，但传输距离受限。适合短距互连场景。

六、核心厂商

厂商	定位	AI光模块地位
中际旭创（中国）	光模块龙头	800G出货量全球第一，NVIDIA核心供应商
新易盛（中国）	光模块	800G/400G主力供应商
Coherent（美国）	光芯片+光模块	高端光芯片+数通光模块
II-VI/Coherent（美国）	光芯片	VCSEL/DFB激光器芯片
源杰科技（中国）	光芯片	DFB/EML激光器芯片国产化
天孚通信（中国）	光器件	光引擎代工+无源器件
华工科技（中国）	光模块	800G光模块新进入者

七、光模块产业链拆解

光模块产业链从上到下分为四层：

1. 光芯片（激光器/探测器）：价值量约30-40%，壁垒最高，国产化率约20%
2. 光器件（TOSA/ROSA/透镜/隔离器）：价值量约20-30%
3. 光引擎（光器件+电芯片组装）：价值量约15-20%
4. 光模块（封装+测试+品牌）：价值量约15-20%，竞争激烈但品牌溢价高

中国厂商在光模块组装环节已占据全球约50%份额（中际旭创+新易盛），但在光芯片环节仍依赖进口，是国产替代的关键方向。

八、小结

光模块是AI集群互连的核心部件，随着GPU集群规模扩大，光模块需求量呈指数增长。800G是当前主流，1.6T是下一代方向。中国厂商在光模块组装环节全球领先，光芯片国产化是未来关键突破点。