人工智能专题研究报告：LPO光模块报告（附下载）

  通常意义上的光模块都是可插拔的。所谓“可插拔 （Pluggable）”，如右图所示，交换机上 有光模块的端口，把对应的光模块插入交换机，进而可以连接光纤。如果光纤或者 光模块损坏，只要拔出光模块便能够直接进行维修更换。

  光模块传输，就是电信号变成光信号，光信号又变成电信号的 过程。在发送端，信号经过数模转换（DAC），从数字信号 变成模拟信号。在接收端，模拟信号经过模数转换（ADC）， 又变成数字信号。光模块中主要的电芯片包括DSP、激光驱动 器（LDD）、跨阻放大器（TIA）、限幅放大器（LA）、时钟 数据恢复芯片（CDR，Clock and Data Recovery）等。

  PAM4（4-Level Pulse Amplitude Modulation）即四电平脉冲调幅，PAM4信号技术是一种采用4个不同的信号电平来进行信号 传输的调制技术。作为下一代高速信号互连的热门信号传输技术，PAM4信号比传统NRZ（Non-Return-to-Zero）信号多了两个电平： NRZ信号采用高、低两种信号电平表示数字逻辑信号的1、0，每个周期可以传输1bit的逻辑信息；PAM4信号则采用4个不同的信号电平 进行信号传输，即00、01、10、11，每个周期可以传输2bit的逻辑信息。因此，在相同符号周期内，PAM4信号的比特速率是NRZ信号 的两倍。

  PAM4是目前性价比最高的方案。全球带宽市场仍处于大规模需求增长阶段，这对现有的网络技术和网络基础设施的信号传输能力提出了 更高的要求，而传统的NRZ信号在庞大的带宽需求下遭遇了传输效率瓶颈，PAM4信号技术作为另一种较为成熟的信号传输技术，恰巧在 信号传输效率方面弥补了NRZ信号的缺点，并在满足日渐增长的带宽需求的同时，保持着较低的建设成本。

  虽然DSP具有数字时钟恢复功能和色散补偿功能，能够以较低的 误码率实现信号恢复，但它也带来了较高的功耗和成本开销。例 如，在400G光模块中，用到的7nm DSP，功耗约为4W，占到了 整个模块功耗的50%左右。从成本的角度来看，400G光模块中， DSP的BOM（Bill of Materials，物料清单）成本约占20-40%。

  为了降低功耗和成本，并满足高速、高密度光通信连接以及光网 络灵活性和可升级性的需求，LPO（线性驱动可插拔光学模块） 应运而生。LPO技术采用了线性直驱的方式，将DSP替换为具有高线性度的Driver（驱动芯片）和TIA（Trans -Impedance Amplifier，跨阻放大器），并分别集成CTLE（Continuous Time Linear Equalization，连续时间线性均衡）和EQ（Equalization， 均衡）功能，从而大幅度的降低了功耗和延迟。

  由于智算中心的建设，光模块市场将成为一个重要的增长点，预计在技术层面和需求层面将带来深刻的变革。受益于持续不断的发展的应 用场景和迅速增加的市场需求 ， 据 LightCounting预测，未来5年光模块市场 总量仍将保持持续增长势头。光通信行业市 场调查研究机构LightCounting预计，传统的可 插拔模块将在未来5年甚至更长时间内继续 主导市场。

  光通信行业知名市场机构 LightCounting 公布了最新版 2022 年全 球光模块 TOP10 榜单。 榜单显示，中国光模块厂商强者愈强，一共 7 家入围，海外仅剩 3 家在榜单上。 2022 年，旭创科技（排名并列第 1）、华为（排名第 4）、光迅科技（排名第 5）、海信宽 带（排 名第 6）、新易盛（排名第 7）、华工正源（排名第 8）、索尔思光 电（排名第 10） 入围。值得一提的是，索尔思光电被中国公司收购 ，故本期已是中国光模块厂商。 中国光模块厂商的国际竞争力大幅度的提升，光模块行业呈现强者愈强的局面 ， 行业集中度和规模竞争力优势不断的提高。硅光、CPO、 LPO 等前沿技术有望成为未来竞争着力点，二线厂商有望在新技术领域实现赶超。

  CPO：（Co-Packaged Optics）是指把光引擎和交换芯片共同封装在一起的光电共封装，没有采用可插拔光模块的形式，这样的形式 能够使得电信号在引擎和芯片之间更快的传输，缩短了光引擎和交换芯片间的距离，有实际效果的减少尺寸，降低功耗，提高效率。

  英伟达的 AI 数据中心中，采用了胖树（fat-tree）的网络架构来实现无阻塞的功能。

  AI数据中心光模块需求提升。在英伟达 DGX A100 SuperPOD 的 AI 数据中心系统中，三层交换机全部为 Nvidia Quantum QM8790 的 40端换机。第一层交换机与 1120 张 Mellanox HDR 200G Infiniband 网卡连接；第二层交换机下传端口与第一 层相连，上传端口与第三层互联；第三层交换机只有下传端口，与第二层相连。此外，存储侧独立组网，与计算侧网络架构分开，也 需要少数的交换机和光模块。因此，相比较传统数据中心，AI 数据中心中的交换机及光模块数量大幅提升。

  上海剑桥科技股份有限公司是一家立足于中国，服务于全球ICT行业的新型企业。公司凭借完备而雄厚 的研发能力和先进的智能制造能力双引擎，公司现在已经成为一家集杰出研发能力、大规模生产制造和良好品 牌形象于一体的高新技术企业及为全球ICT产业提供ODM/JDM/OEM的设备厂商。

  作为科学技术创新型企业，剑桥科技在持续不断的发展壮大的同时，把自身视为是社会整体与自然环境的一部分，将社会责任与企业文化融合， 将可持续发展作为公司运营的发展的策略，秉承以人为本、科学技术创新、造福社会，以期成为可持续发展的智能化公司。

  剑桥科技管理层具备高水平的学历素养，丰富的管理工作经验，业务能力扎实，在技术方面拥有尖端人才。企业主要从事家庭、企业及工业应用类ICT终端设备、高速光组件和高速光模块、5G网络设备三大领域产品的研发、生产和销售。 目前产品有电信宽带终端、无线网络设备、智能家庭网关、Wi-Fi Mesh终端、数据交换机、工业物联网基础硬件、高速光组件和高速 光模块、4G/5G无线网络小基站等八大品类。公司产品已大范围的应用到世界各国主流电信运营商的网络。

  成都新易盛通信技术股份有限公司为中外合资企业，是中国光模块及子系统全方位定制化产品和专业化 系统解决方案供应商。企业成立于2008年，基本的产品为点对点光模块和PON光模块，产品规格超过3000种。 经过多年的发展和积累，企业具有国内外客户300多家，产品销往欧洲、北美、亚洲等60多个国家和地区。

  近年来，公司积极进行全球布局，国际化的视野将加速企业未来发展。成都新产业园项目火热建设中，预计2023年建成投产，总 投资近18个亿，建筑面积达8万多平米！美国全资子公司，深入参与硅光模块、相干光模块以及硅光子芯片技术的市场之间的竞争，行业前沿 技术不断突破！泰国全资子公司，海外制造迅速布局，研产销体系优化升级，多维度实现用户需求。

  公司专注耕耘光通信领域20余年， 产品技术迭代长期处在行业领头羊。2023年上半年，公司推出行业前沿产品800G线性驱动可插 拔光学器件（LPO）及基于单波200G光器件的1.6T和800G光模块，同时是国内少数实现批量交付运用于数据中心市场的100G、 200G、400G、800G高速光模块的企业，并已成功研发出涵盖5G前传、中传、回传的25G、50G、100G、200G系列光模块产品并 实现批量交付，更高速率的800G光模块产品组合及基于硅光解决方案的400G光模块产品也已成功推出。而随着核心技术的一直更新 迭代，公司将进一步参与数据中心、人工智能AI和机器学习ML的市场竞争。

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