AI发展带动光模块需求爆发，CPO等为未来发展趋势
思瀚产业研究院    2026-03-17

光通信是以激光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式，实现信号电光/光电转换，将数字信号转化为光通过光纤传输。

光模块主要由光发射器件（TOSA）、光接收器件（ROSA）、电芯片、PCB、结构件等组成，其中光发射器件及光接收器件等光器件为光模块核心部件，光器件的核心元件为光芯片。

光模块的主要应用场景是数据中心横向扩展网络（Scale-Out，通常是指通过增加计算节点数量来提升整体计算性能的跨机互联网络）部分。通常用于服务器连接到交换机以及交换机之间的互联。与之对应的，纵向扩展网络（Scale-Up，通常指节点内互联）主要采用PCB和铜连接来实现互联。

光模块的连接距离主要涵盖10m（有源光缆AOC），100m（SR型号），500m（DR型号），2km（FR型号），10km（LR型号）等场景，此外还有用于数据中心直连（DCI）的80km的ZR型号。

未来Scale-up新增高速率光模块需求，当前Scale-up主要采用PCB和铜连接来实现互联，未来无法满足大规模集群需求。当前单个服务器内GPU、CPU、内存等组件连接在一起构成内部网络，Scale-up网络中不同芯片的连接采用PCIe、NVLink、UALink、CXL等协议；通过PCB上的铜线及PCB间的铜缆进行数据传输。但随着单服务器芯片数量增加，铜缆方案无法满足未来大规模集群的需求。

无源铜缆无法解决上述难题，终局将转向Scale-up光互联。在数十颗GPU芯片进行Scale-up组网时，仅依靠封装基板和PCB无法实现芯片互连，需要使用DAC无源铜缆进行连接。然而，当服务器到达百颗XPU时，其功耗上升、信号衰减的现象愈加严重，传输距离显著缩短——例如在112G/lane速率下，传输距离仅在2米以内。当NVLink等协议达到SerDes及接口数量上限，或需要实现更大规模组网时，光互联将成为未来的解决方案。

光模块根据传输速率可以分为低速模块、中高速模块和超高速模块三类。①低速模块：传输速率 1G/2.5G/10G，广泛用于传统以太网、接入网等领域；②中高速模块：传输速率为25G/40G/100G，主要应用于 5G 前传、数据中心内部互联等；③超高速模块：传输速率可达 400G/800G/1.6T，可支撑AI 算力中心、骨干网扩容等应用。

对低成本和高效率的追求是驱动模块迭代的核心因素，光电I/O带宽每3-4年就会翻倍，成本和功耗效率遵循“摩尔定律”。光模块平均每四年左右演进一代，每bit成本下降一半，每bit功耗下降一半，称为光电领域的“光摩尔定律”。

2、AI算力快速发展，带来光模块需求爆发

高带宽、低延时和高密度是数通市场对光模块的核心需求，需求持续加速放量。光模块速率以 400G/800G 为主，并向 1.6T 演进，并且受到AI 算力与云计算的需求驱动，技术迭代较快，需求快速增长。微软、谷歌、Meta、阿里巴巴、腾讯、字节跳动等国内外云厂商数据中心采购量逐年增长。

全球光模块2026年有望出货7000万支，800G以上有望超过5200万支。2026年全球800G以上光模块加速放量，2025年以来占比超过400G以下，2026年800G预计出货4100万支，1.6T出货1100万支。

头部厂商2026年光模块出货迎来爆发式增长。1.6T光模块方面，预计2026年中际旭创/新易盛/Mellanox/Coherent出货量达805/302/287/230万支，相比2025年实现10倍增长；800G光模块方面，预计2026年中际旭创/新易盛/Mellanox/Coherent出货量达1456/1146/75/722万支，实现翻倍以上增长。2026年光模块的爆发式增长，对光模块企业的扩产能力提出了较大挑战。

头部厂商光模块出货迎来爆发式增长，产能加速落地。随着需求爆发，各大厂商加速落地产能布局，中际旭创泰国基地已投产，新易盛、光迅科技等头部厂商加速落地有望带动设备需求落地。同时，为配合海外客户供应链，各大玩家均新建东南亚产能。

3、当前800G、1.6T仍是可插拔光模块，后续向CPO、OIO迭代

光通信器件可大致分为可插拔、近封装和芯片封装级，技术升级主要跟随带宽密度&功耗需求迭代。DPO和LPO为可插拔类型，NPO和CPO为近封装和封装级，而IPO为芯片级。由前到后为技术的迭代，带宽密度从0.1Tbps/mm增至4Tbps/mm，功耗由18pJ/bit降至2-3pJ/bit，集成度不断提高。目前前三者主要用于数据中心scaleout和电信传输，CPO主要用于AI集群scale-up和核心交换机，IPO则用于chiplet化计算芯片互联。

目前受限于技术，成熟的方案仍是DPO可插拔式，NPO、CPO和IPO仍处于研发与成长期。随着各大厂商完成CPO、NPO研发，新一代高带宽、低功率光通信技术有望放量。

可插拔光模块是目前光通信的主流，随着带宽&功耗要求提高，先向CPO/OIO迭代。CPO与Optical I/O都是将光芯片和电芯片在基板上封装在一起的共封装技术，CPO将光电芯片和交换机芯片封装在同一个基板上面，不再需要射频走线和Redriver/Retimer等器件；终局OIO直接在基板上连接CPU，GPU，XPU，进一步缩短光通信与算力芯片的间距，达到更低功耗、更高带宽、更低延迟。

CPO和OIO核心区别在OIO直连电芯片，CPO则还需通过光芯片。CPO速率能够做到1.6-6.4Tbps，功率效率做到<15pJ/bit；OIO进一步将速率提升至4-64Tbps，功率效率＜3pJ/bit。

4、 CPO能耗显著低于可插拔DPO光模块，器件成本整体可控

CPO可以显著降低光通信能耗，以基于三层网络的 GB300 NVL72 集群为例：①LPO：后端网络从 DSP 收发器切换到LPO 收发器，可以将总收发器功耗降低 36%，总网络功耗降低 16%。②CPO：完全过渡到 CPO 相比 DSP 光模块，节能效果更为显著——收发器功耗降低 84%——尽管部分节能效果会被交换机中新增的光引擎 (OE) 和外部光源 (ELS) 所抵消，这些组件的总功耗增加了 23%。

CPO综合成本可控，综合优势优于传统可插拔。在三层网络中从DPO切换到CPO时，CPO组件的额外成本会使交换机成本增加81%，抵消了不购买收发器所节省的86%的成本。尽管CPO的总网络成本仍然比使用DSP收发器低31%，但与电源成本的情况类似，服务器机架在集群总拥有成本（TCO）中占比过高，这意味着集群总成本仅下降了3%。将网络从三层简化为两层可以节省更多成本——集群总成本最多可降低 7%，收发器成本降低 86%，网络总成本降低 46%。

5、 CPO产业化在即，2030年市场规模有望达到54亿美元

CPO预计2025年开始小规模量产，OIO2026年有望2026年批量部署。①CPO：2022年完成了概念验证，2023年以来仅博通完成了小批量部署，根据Yole Development预测，预计2028年后有望进行大规模部署。②算力OIO：2022年开始试验，根据Yole Development预测，2026年有望成为OIO元年。

CPO2030年市场规模有望达54亿美元。CPO2024年市场规模为4600万美元， 根据Yole Development预测，预计2030年达到54亿美元，CAGR达121%。