光通信 · 光模块与光纤

1光模块：电信号怎样变成光

交换芯片 / 网卡→DSP→驱动器→激光器 / 调制器→光纤→探测器→跨阻放大器→DSP

速率从哪里来

光模块的速率等于通道数乘以每通道速率。每通道速率由符号率和每个符号携带的比特数决定。数据中心光模块用 PAM4 调制：每个符号有 4 个电平，携带 2 个比特。以 IEEE 802.3 的 100G 每通道接口为例：

多出来的约 6% 是前向纠错（FEC）和编码的开销。200G 每通道（802.3dj）的符号率再翻一倍：电接口为 106.25 GBd；光接口另加一层内码纠错，为 113.4375 GBd。800G 光模块是 8 个 100G 通道，1.6T 是 8 个 200G 通道。从 800G 到 1.6T，通道数没有变，符号率翻了一倍：激光器或调制器的带宽、驱动器和 DSP 的速度都要翻倍。这就是 1.6T 需要 200G EML 和新一代 DSP 的原因。

四种方案

激光器芯片的物理和制造见磷化铟页第 1—3 章。这里关心的是数量：同样 8 个通道，EML 方案要 8 颗激光芯片，硅光方案只要 1—2 颗大功率 CW 激光器，再加一颗硅光芯片。

CPO：光引擎与交换芯片共封装

可插拔光模块插在交换机面板上，电信号要从交换芯片经过电路板走到面板，DSP 要补偿这段走线的损耗。共封装光学（CPO）把光引擎和交换芯片封装在一起，电信号的走线大幅缩短，可以去掉 DSP。英伟达在 2025 年 3 月发布 CPO 交换机时称，1.6T 可插拔光模块的功耗约 30 瓦，CPO 每个 1.6T 端口约 9 瓦，下降约 70%；InfiniBand 版计划 2025 年下半年推出，以太网版计划 2026 年下半年（LightCounting）。

失效条件：上面的通道和激光器数是常见设计，不是唯一设计。也有 4 通道 800G（每通道 200G）模块；CPO 的光源通常外置，用的是大功率 CW 激光器（磷化铟页第 6 章）。LightCounting 在英伟达发布 CPO 时评论，CPO 是可选项，英伟达继续提供可插拔模块的交换机，短期内对光模块需求的影响有限。

2光纤：从四氯化硅到一根玻璃丝

四氯化硅 + 四氯化锗→气相沉积（芯棒）→外包层→光纤预制棒→拉丝、涂覆→光纤→光缆

化学计量

光纤是高纯石英玻璃。纤芯掺入二氧化锗，使折射率略高于包层，光被约束在纤芯及其附近传播（几何光学里理解为在界面上全反射；单模光纤严格的描述是导模）。两种氧化物都由氯化物在高温下氧化得到：

按分子量（SiCl₄ 169.90、SiO₂ 60.08、GeCl₄ 214.45、GeO₂ 104.63），理论上每吨石英需要约 2.83 吨四氯化硅，每千克二氧化锗需要约 2.05 千克四氯化锗。实际消耗高于理论值：沉积时只有一部分氧化物颗粒落在靶棒上，其余随尾气排出，锗的沉积效率尤其低；实际单耗取决于工艺和尾气回收，企业一般不披露。

一吨预制棒能拉多少光纤

标准单模光纤（G.652）的包层直径 125 微米，纤芯直径约 8—9 微米。石英的密度约 2.20 克/立方厘米，每千米光纤的玻璃质量为：

所以一吨预制棒在不计损耗时可拉约 3.7 万千米光纤。纤芯只占截面积的 (8.2/125)² ≈ 0.43%，每千米纤芯玻璃约 0.12 克。下面的计算器按这些数估算锗的用量。

芯棒与外包层

预制棒分两步做。第一步做芯棒，包括纤芯和一部分内包层，工艺有四种：在石英管内壁沉积的 MCVD 和 PCVD（后者用微波等离子体），在靶棒轴向沉积的 VAD，在靶棒外表面沉积的 OVD。第二步做外包层，占预制棒的大部分质量，可以用 OVD 等方法直接沉积，也可以套上一根大石英管熔缩。芯棒决定光纤的光学性能，技术门槛高；外包层决定预制棒的尺寸，也就决定了一根棒能拉多少千米。

失效条件：27 克/千米只算玻璃，不含涂覆层；拉丝要切掉棒的两端、剔除不合格段，实际可拉长度低于理论值。拉丝效率还取决于光纤品种：据行业数据，抗弯曲的 G.657.A2 拉丝效率比 G.652.D 低 10%—15%（第 5 章）。

3成本结构：光模块的钱花在哪里

一只光模块的平均价格

中际旭创 2025 年光通信收发模块收入 374.57 亿元，销量 2,109 万只，平均每只约 1,776 元。这是 100G 到 1.6T 所有产品的平均值，高速产品的单价远高于这个数。

成本拆分

光模块是组装产品，营业成本的大部分是原材料。公开的拆分数据很少，而且多数较旧：中际旭创披露的 2016 年 1—8 月光模块成本构成中，芯片占 60%—70%，其中光芯片及组件约 50%、电芯片约 15%，人工和其他约 23%（财联社转引）。这是 100G 时代的数据。速率提高后，两类芯片都更贵：800G 和 1.6T 要更多或更高速的激光器，DSP 要用更先进的制程。

不同方案的差别在于激光器芯片的颗数（第 1 章）。下面的示意模型把一只 8 通道模块的成本分成五项，拖动激光器芯片的涨价幅度，比较三种方案的成本变化。

各环节的利润率

按"组装环节利润薄"的一般规律，光模块厂的毛利率应当低于芯片厂；2025 年头部光模块厂的毛利率却在四成以上，接近芯片环节。原因有三个，都可以从上面的结构推出来：

• 高速光模块的难点在耦合、测试和良率。8 个通道的光路要在微米级精度上对准，每只模块都要经过高低温和误码测试；速率越高，良率越难做。
• 客户认证慢，客户集中。云服务商和 GPU 厂商对每个型号单独认证，认证通过的供应商在一代产品的周期里份额稳定。LightCounting 指出，中际旭创是所有主要云公司的领先供应商，新易盛是亚马逊 400G 和 800G 的关键供应商。
• 自研硅光降低了对外购激光器的依赖。硅光方案每只模块只要 1—2 颗 CW 激光器（上图），自研硅光芯片的厂商在 EML 短缺时受影响较小。据年报报道，中际旭创 2025 年毛利率的提升主要来自 800G、1.6T 等高端产品占比提高。

失效条件：光模块的价格随代际下降，一代产品放量后，价格竞争和新供应商的进入会压低毛利率；需求放缓时，组装环节的产能利用率下降，固定成本的分摊上升。2025 年的毛利率是需求高峰、上游短缺和高端产品占比上升同时出现的结果，不能外推到整个周期。

4需求：一个集群需要多少只光模块

从网络拓扑推出光模块数

GPU 之间的网络分两层：纵向扩展（scale-up）是一个或几个机柜内 GPU 之间的高速互联，目前主要用铜缆；横向扩展（scale-out）是服务器之间的网络，距离从几米到几百米，主要用光模块。横向扩展常用无阻塞的胖树拓扑：每一层交换机向上和向下的带宽相等。设每个 GPU 的网卡速率为 ，网络有 层交换机，则每个 GPU 在每一层都要占用一条速率为 的链路，每条链路两端各需要一个光口。

其中 是交换机侧光模块的速率：一只 1.6T 的交换机侧模块可以接两条 800G 链路。如果服务器到第一层交换机用铜缆，网卡侧的 1 和第一层交换机侧的一端都要去掉，光模块数变为 。拖动参数：

这个推导和康宁的估计方向一致。康宁董事长兼首席执行官魏文德在 2026 年二季度业绩会上称，在横向扩展网络中，从英伟达 Hopper 到 Blackwell，每颗 GPU 对应的光纤从 8 根增加到 16 根；GPU 超过约 13 万颗时还要再加一层光网络，每颗 GPU 的光学产品用量再增加约 50%；纵向扩展网络如果全部改成光连接，每颗 GPU 约需 160 根光纤，但实际会是铜缆和光混合的方案（经济观察报）。

几组数据

• GPU 厂商的网络收入：英伟达 2026 财年（截至 2026 年 1 月）营收 2,159 亿美元，数据中心营收 1,937 亿美元，其中网络业务约 314 亿美元（公司业绩发布与 CFO 说明）。网络业务包括用铜缆的 NVLink 纵向扩展，不能全部算作光互联需求。
• 以太网光模块：LightCounting 2026 年 10 月估计 2025 年销售额增长近 90%，2026 年预计增长 120%（磷化铟页第 6 章）。
• 光纤：据 CRU，2025 年全球光纤光缆需求增长 4.1%，其中数据中心需求增长 75.9%（C114，2026 年 4 月）。2025—2030 年数据中心光纤需求年均增长 20.74%、电信需求年均增长 2.47%：C114 把这组预测归于 CRU，长飞在 2026 年 9 月的业绩说明会上也引用了它。
• 电信：中国移动普通光缆集采 2023 年 1.082 亿芯公里，2025 年 9,884 万芯公里，2026—2027 年 6,922 万芯公里；2026 年中国移动整体资本开支下降 9.5%，通信网络资本开支下降 20.3%（C114）。

HBM 和 GPU 之间的带宽在封装内部解决，不经过光模块（见半导体材料页第 5 章）。存储和光模块的联系在需求端：它们都来自同一批 AI 服务器的资本开支；HBM 和先进封装的产能是 GPU 出货的约束之一，GPU 的出货又决定光模块的需求。

失效条件：光模块需求与 GPU 数量的比例随网络设计变化。每通道速率提高后，同样带宽需要的光纤和激光器更少（康宁提到 Rubin 平台的光纤数可以不变）；铜缆在机柜内的使用范围、CPO 的渗透速度都会改变这个比例。需求集中在少数云服务商，它们资本开支的变化会很快传到光模块订单上。

5供给瓶颈：芯片、光棒与认证

光模块：组装产能扩得快，芯片扩得慢

光模块的组装线主要是贴片、耦合和测试设备，扩产以季度计。中际旭创的 H 股招股书显示，2025 年它的海外产能约 1,991 万只、国内约 815 万只（第一财经转引）。芯片的扩产则以年计：磷化铟激光器要新建或改造晶圆厂，衬底要扩产（磷化铟页第 5 章）；Lumentum 在 2026 年 5 月称 EML 等产品的供需缺口超过 30%（磷化铟页第 0 章）。多家机构认为，1.6T 放量的最大瓶颈是 200G EML，供需缺口可能达到两到三成，持续到 2027 年（第一财经，2026 年 8 月）。

DSP 的供应也集中。PAM4 DSP 的主要供应商是美国的 Marvell 和博通，新一代产品用 3 纳米等先进制程。LightCounting 估计光通信芯片组（DSP、驱动器、跨阻放大器等）的市场从 2024 年约 35 亿美元增长到 2030 年超过 110 亿美元。LPO 和 CPO 去掉 DSP，减少的是这一环节的用量，而不是激光器的用量。

光纤：瓶颈在预制棒

拉丝塔把预制棒拉成光纤，扩产比预制棒快；预制棒的气相沉积设备、工艺参数和客户认证都要时间。2026 年以来公布的扩产项目，披露的建设期大多在 1—2 年：烽火通信的光棒项目建设期 2 年，杭电股份的项目 1.5 年，亨通光电拟在内蒙古新建年产 800 吨光棒（经济观察报，2026 年 10 月）。按第 2 章的换算，800 吨预制棒在不计损耗时约可拉 3,000 万芯公里光纤。

瑞银估计中国厂商占全球光棒供应的 60%—70%；头部厂商的光棒设备多为自研，新增产能可能半年内爬坡，没有自研设备的企业从韩国和美国采购，交期超过一年，新进入者从立项到形成有效供给至少要三年（经济观察报转引）。海外的扩产更晚：藤仓计划在日本和美国投资最多 3,000 亿日元，把光纤和光缆产能提高到最多 3 倍，佐仓新厂房目标 2030 年 12 月投产；普睿司曼计划到 2031 年投入 12.5 亿欧元扩产。

产品结构也会减少有效供给

数据中心用的抗弯曲光纤（G.657.A1、A2）和长距离低损耗光纤（G.654.E）价格更高。同样的拉丝产能，生产 G.657.A2 的效率比 G.652.D 低 10%—15%，厂商把一部分产能转向数据中心光纤后，普通光纤的供给随之减少。光纤出口也在增加：中信建投估计，2026 年 2 月中国出口光纤约 2,520 万芯公里，约占月有效产量的 65%；4 月时国内月产出的 80% 左右可能已经出口（C114 转引）。

失效条件：扩产时滞模型（磷化铟页第 5 章）的另一面是过剩。上一轮光纤周期里，长飞把 2018 年上半年视为上行周期的顶点，2019 年上半年的业绩下滑归因于需求乏力、前几年扩充的产能集中释放和价格大幅下降。瑞银认为，2028—2029 年起第二梯队厂商和新进入者的产能可能陆续释放，新增供给先集中在普通的 G.652.D。

6政策与地缘

出口管制和进口限制作用在不同的环节，结果也不同。中国的管制作用在原料（锗、铟和磷化铟）：许可决定出货的时间，镓、锗的海外价格和国内价格因此分开（小金属页第 6 章）。美国的潜在限制作用在成品（光模块），截至本页写作时尚未形成正式政策。第一财经采访的分析师在讨论这一假设情形时，把"中国本土制造"和"中国企业海外制造"分开：中际旭创有五个生产基地，三个在中国大陆，泰国和中国台湾各一个；2025 年海外产能约 1,991 万只，国内约 815 万只，2026 年一季度海外产能约为国内的 5 倍（招股书数据）。分析师称，中际旭创、新易盛、天孚通信等从 2022 年前后起在泰国、马来西亚、越南等地投产，面向美国的相当一部分产品并非从中国大陆出口。

失效条件：上面的推演假定限制按产品原产地认定。如果限制按企业而不是按原产地认定，或者把关键芯片的来源纳入认定，海外产能就不再能绕开限制。上游的磷化铟衬底、光芯片同样依赖进口，美国本土产能有限（第一财经），限制成品进口的同时也会加剧美国厂商的供应紧张。本页写于 2026 年 11 月，72 号公告的暂停将在 11 月 27 日到期，到期后的安排写作时尚未公布。

7案例

8重点关注公司

按细分环节列出各环节的主要厂商，地区以中国大陆（A 股）、美国、韩国、日本为主。激光器芯片和衬底的公司（Lumentum、住友电工、源杰科技等）见磷化铟页第 8 章，这里不重复。排序看产业地位，不看公司规模。

本表只说明公司在细分环节的产业地位，不给股价、估值和买卖意见，不构成投资建议。份额和排名注明来源与年份；营收占比按最近财年年报口径，没有可靠数据时写"未单独披露"。