光互联核心赛道全景梳理：AI算力驱动下的CPO、NPO、OIO与OCS产业趋势报告（2026版）

行业深度研究·光通信与AI算力基础设施·2026光互联核心赛道全景梳理AI算力爆发驱动数据中心流量激增，CPO/NPO/OIO/OCS多技术路线并行落地技术演进路径·分层应用场景·光芯片与电芯片·市场规模预测·国内产业链竞争格局OpticalInterconnect·CPO·SiliconPhotonics·Coherent·OCS完整版·共38页CONTENTS·目录六个章节，读懂光互联产业01行业背景与定义光互联是什么·为什么在AI时代爆发02技术演进路径可插拔→NPO→CPO→OIO五阶段03核心技术体系WDM·硅光·ONoC与CPO/OIO/OCS04分层应用场景跨数据中心·板级·机架级互联05关键赛道深拆NPO·CPO·OIO·OCS与光/电芯片06市场规模与格局市场空间预测与国内厂商竞争图谱光互联核心赛道全景梳理·20260201行业背景与定义光互联是什么，为什么它正在成为AI算力集群最核心的环节01·行业背景与定义光互联以光波为载体，突破电互连带宽、功耗与延迟三大瓶颈核心定义光互联（OpticalInterconnect）是以光波为信息载体，通过光纤、光波导或自由空间等介质，实现电子设备之间高速数据交换的技术。其核心价值在于突破传统电互连的物理极限：光信号以接近光速传播，在带宽密度、传输损耗与功耗三个维度同时占优，是跨机架、跨数据中心大规模并行计算的必然选择。100×带宽密度为电互连的百倍以上，单模块可支持1.6Tbps带宽0.2dB/km光纤传输损耗极低，支持10km以上长距离无中继传输介质：光纤/光波导/自由空间来源：行业公开资料整理；数据为典型量级描述0401·行业背景与定义对比电互连，光互联在带宽、距离与功耗上形成代差优势对比维度光互联电互连（铜缆/PCB）光互联优势传输介质光纤/光波导铜缆/PCB走线介质更优带宽密度100×以上基准1×显著提升单链路速率1.6Tbps以上224Gbps数倍提升无中继传输距离10km以上≤2m量级差距单位带宽功耗更低更高更节能抗电磁干扰强弱更稳定来源：行业公开资料整理；数值为典型量级对比0501·行业背景与定义大模型参数百倍增长，数据中心东西向流量倒逼互连架构重构三重需求共振，把光互联推向舞台中央1算力规模扩张：AI集群从千卡走向万卡、十万卡，GPU间高频数据交换呈指数级增长2功耗墙逼近：单机柜功率从十几kW跃升至百kW级，电互连能效难以为继3延迟敏感：大规模并行训练要求节点间微秒级互联，铜线长距传输瓶颈凸显现代AI数据中心机房·高密度机柜集群来源：行业公开资料整理0601·本章核心判断COREVIEW·核心判断光互联正从AI集群的"可选项"变为"默认件"100×带宽密度相对电互连的提升倍数1.6Tbps单模块带宽，正向3.2T演进10km+无中继传输距离，天然适配集群扩展来源：行业公开资料整理0702技术演进路径从前面板可插拔到芯片出光：可插拔→NPO→CPO→OIO五阶段跃迁02·技术演进路径光引擎从前面板"走进"基板，再"走进"芯片——五阶段持续集成1可插拔光模块当前主流形态；光引擎与电芯片分离，经SerDes接口连接；速率向3.2T/6.4T演进2NPO近封装光引擎与xPU并排于同一基板；保留可维护性，降低成本，CPO的过渡方案3CPO共封装光引擎与电芯片共封装于基板/中介层；电信号路径缩至毫米级，大幅降耗4片上光网络芯片间光互联，构建片上光网络（ONoC）；超低延迟、超高带宽密度5OIO芯片出光光SerDes直出，消除电光转换瓶颈；终极形态，极致能效与带宽演进趋势：大尺寸·分离式→小型化·集成化→更低功耗→更高带宽密度→极致能效来源：行业公开资料整理0902·技术演进路径ScaleOut是当前主流，ScaleUp将由CPO与OCS接棒ScaleOut·横向扩展当前主流方案Spine-Leaf两级网络架构服务器机柜间横向并行扩展高带宽、低延迟、长距离连接可插拔光模块当前需求主力ScaleUp·纵向扩展未来趋势·224GSerDes成熟后GPU经NVSwitch交换芯片直连节点内/芯粒间高速全互联CPO与OCS有望成为主流方案驱动光模块需求持续高增来源：行业公开资料整理1002·技术演进路径光模块速率三年翻一倍：800G放量、1.6T起量、3.2T已在路上400G2018-2021·8×50G/4×100G800G2022-2025·8×100G/4×200G；当前放量主力1.6T2025-2027·8×200G/4×400G；2026规模商用元年3.2T2028+·8×400G；与CPO架构协同起量SerDes代际：10G→25G→50G→100G→200G→400G/lane，调制方式由NRZ演进至PAM4来源：行业公开资料整理；中际旭创、LightCounting等公开预测1103核心技术体系三大基础技术（WDM·硅光·ONoC）支撑三大落地路径（CPO·OIO·OCS）03·核心技术体系三项基础技术构建光互联的底层能力栈1波分复用WDM同一根光纤并行传输多个不同波长的光信号，每个波长对应独立信道；带宽密度提升10-100倍，波长间隔50/100GHz，支撑从100G向1.6T+演进。2硅光集成SiPh将调制器、波导、探测器等光功能器件集成于硅基芯片；兼容CMOS工艺，可低成本大规模制造，实现高集成、低功耗、小型化与超100GHz高速调制。3片上光网络ONoC在芯片内部构建光交换架构，以光链路、光交换节点连接计算单元；带宽密度高、延迟低、功耗小，为大规模并行计算提供片上互连骨架。三者关系：WDM解决"一根光纤传多路"，SiPh解决"光器件怎么做小做便宜"，ONoC解决"芯片内部怎么连"。来源：行业公开资料整理1303·核心技术体系·波分复用WDM：让一根光纤同时跑多路波长，容量成倍叠加λ1λ2λ3MUX单根光纤DEMUXλ1λ2λ3合波器将多波长耦合进同一根光纤，分波器在接收端还原各波长信道关键要点带宽密度提升10-100倍波长间隔50/100GHz支撑跨数据中心互联国内长飞、永鼎、亨通等布局来源：行业公开资料整理1403·核心技术体系·硅光集成硅光用CMOS工艺造光器件，是CPO规模化的成本关键硅光集成（SiliconPhotonics）把调制器、波导、探测器等光器件集成在硅基芯片上，直接复用成熟的CMOS产线，从而显著降低单位成本、提升集成度与一致性。四大优势高集成：光电器件单片集成，体积大幅缩小低成本：CMOS规模制造，边际成本递减低功耗：硅波波导损耗低于0.1dB/cm高速率：支持100Gbps以上单通道传输LightCounting预测>50%2026年硅光模块在光模块市场的份额将首次超过传统方案全球硅光市场2025年约30亿美元，十年CAGR约27%来源：LightCounting；行业公开资料整理1503·核心技术体系·片上光网络片上光网络：把交换网络从电路板"搬进"芯片内部片上光网络（OpticalNetworkonChip,ONoC）用光波导与光交换节点替代金属互连线，在芯片内部连接众多计算单元，是突破芯片内部"功耗墙"与"布线墙"的关键路径。解决什么问题芯片内电互连功耗与延迟攀升多核/芯粒间布线拥塞大规模并行通信带宽不足带来什么改变带宽密度高、延迟低光信号并行、抗电磁干扰适配芯粒级大规模并行计算产业位置处于CPO向OIO演进的中间形态，当前以原型样机与实验室研究为主，是2030年后重构计算架构的长期方向。来源：行业公开资料整理1603·核心技术体系·技术全景六项技术协同分工：从单纤复用直到光交换矩阵技术核心作用带宽提升时延降低功耗降低价值定位WDM单纤多波长并行复用10-100×——基础能力SiPh硅基芯片集成光器件3-5×—20-30%基础能力ONoC芯片内光交换网络5-10×30-50%20-40%基础能力CPO光引擎与电芯片共封装3-5×20-40%20-30%近期落地OIO芯片级光I/O直出5-10×50%+30-50%远期终局OCS光交换替代电交换10×+40%+30-50%并行路线来源：行业公开资料整理；数值为典型量级，不同方案存在差异1704分层应用场景按空间尺度拆解：跨数据中心互联·板级互联·机架级互联04·分层应用场景·跨数据中心跨数据中心互联：把算力池连成一张全国乃至全球的网数据中心AWDM+相干光·数十至数百公里数据中心B三大应用场景大型云厂商DCI数据中心之间流量互通与容灾备份AI集群跨中心调度训练任务在多机房间弹性调度全球算力网络跨地域、跨洲际的算力资源协同来源：行业公开资料整理1904·分层应用场景·相干光通信相干光通信：用相位与幅度承载数据，支撑长距高速互联技术特点同时利用光的相位与幅度传输数据高级调制格式QAM+智能数字信号处理DSP接收灵敏度高、中继距离远频谱效率优，单纤容量大幅提升AI集群扩域推动800G/1.6T相干模块放量厂商格局海外龙头思科·Ciena·Lumentum·Coherent国内力量中兴通讯、华为：全系列相干解决方案光迅科技：100G至800G相干产品矩阵新易盛：400GZR/ZR+相干模块中际旭创、亨通光电、新华三IPoDWDM来源：行业公开资料整理2004·分层应用场景·光纤光缆光纤是光互联的物理底座，空芯光纤成为新方向产业链布局长飞光纤：平行熔融拉锥法研制WDM，规格齐全永鼎股份：光学镀膜与平面光波导，布局WDM滤光片、AWG芯片、激光器芯片亨通光电：联合联通部署首条商用空芯光纤线路空芯光纤：中天科技、长飞、永鼎、烽火通信、通鼎互联均有布局光纤光缆分层结构：纤芯、包层与涂覆层来源：行业公开资料整理2104·分层应用场景·板级光互连板级互联：用AOC与OBO在机架内替代铜缆在PCB级别以光纤或光波导替代铜缆，实现机架内服务器间高速连接，应用于超算中心、AI训练集群与高性能服务器内部连接。AOC·有源光缆光模块与光纤缆线集成为单一组件替代传统铜缆，适用<10m短距高速连接长芯盛掌握AOC全产业链技术长芯博创覆盖10G-800G全速率OBO·板载光学光引擎直接集成在PCB上，电信号路径更短依赖高精度光耦合工艺（硅光），当前成本较高致尚科技MPC金属PIC耦合器为关键器件胜宏科技是OBO技术重要推动者来源：行业公开资料整理2204·分层应用场景·机架级演进机架级路线：NPO过渡→CPO主流→OIO终局短期2026-27NPO过渡部署

积累产业化经验，快速上量中期2028-2030CPO成为主流

800G/1.6T端口规模商用长期2030年后OIO技术成熟

芯粒级集成，带宽密度1Tbps/mm²演进逻辑NPO保留光模块可维护性，作为CPO大规模落地前的稳妥过渡CPO将电信号路径从厘米级压到毫米级，是800G/1.6T时代的主流选择OIO让光信号直接从芯片内部输出，是消除电光转换瓶颈的终极形态来源：行业公开资料整理2305关键技术赛道深拆NPO·CPO·OIO·OCS四条路线，以及光芯片与电芯片两个核心环节05·关键技术赛道·NPONPO：可维护、低成本的CPO过渡方案NPO（近封装光学）将光引擎与xPU芯片并排安装在同一基板上，平衡集成度与可维护性：既缩短电信号路径，又保留光模块可独立更换、免DSP的工程与成本优势。核心优势光引擎可独立更换维修无需DSP，成本更低高带宽、低延迟、低功耗产业进展阿里已点亮3.2TNPO模块，应用于国产四芯片交换机华工科技发布全球首款3.2TNPO光模块，供货头部客户腾讯探索硅光NPO演进；英伟达持续投入研发中际旭创、新易盛、东山精密等同步布局来源：行业公开资料整理2505·关键技术赛道·CPOCPO：把电信号路径从厘米级压缩到毫米级CPO（共封装光学）将光引擎与电芯片共封装于同一基板或中介层，取消前面板可插拔接口，把电信号传输路径从几厘米缩短到毫米级，从而大幅降低功耗、提升密度。智算中心交换设备率先规模应用，下探GPU直接出光支撑万卡级AI集群高效训练，英伟达GB200以CPO实现800Gb/s互联博通、英伟达、英特尔已推出CPO交换机原型机Marvell："CPO不是未来主义，而是正在发生的现实"共封装光学（CPO）实物：光引擎与交换芯片共封装来源：行业公开资料整理2605·关键技术赛道·CPO产业链CPO产业链：从光源、耦合器件到封装与系统样机上游

光源与光器件大功率光源ELS：源杰科技·永鼎股份·仕佳光子·长光华芯光芯片：覆盖InP激光器、探测器与硅光集成中游

耦合与封装FAU/ELS封装：天孚通信；光库科技经Cohr、康宁进入英伟达一代FAU供应链MPO/MPC/shufflebox：致尚科技·太辰光·炬光科技·博创；先进封装：华懋·环旭；设备：罗博特科下游

系统与样机系统原型：曦智科技·奇点光子推出CPO原型系统；无锡芯光互连研究院开发1.6TCPO样机来源：行业公开资料整理；仅列示公开布局企业2705·关键技术赛道·OIOOIO：光信号直接从芯片输出的终极形态OIO（光学输入输出）通过高带宽、高密度光接口解决大容量芯片间通信瓶颈，是涵盖CPO等多种形态的广义技术。它彻底摒弃铜线电气I/O，消除板级电气走线瓶颈；当前仍处实验室研发阶段，面临封装工艺、散热设计与成本挑战，预计2030年后逐步商用。1Tbps/mm²3D封装下的带宽密度目标纳秒级芯片间互联延迟能效较CPO再低一个数量级当前为实验室阶段·2030年后商用来源：行业公开资料整理2805·关键技术赛道·OCSOCS：用光束偏转实现零光电转换的全光交换OCS（全光电路交换）基于MEMS微镜偏转原理，在光域直接完成光路切换，无需光电转换。它与CPO/OIO并行，共同构成"板级→机柜级→数据中心级"的全光交换矩阵。谷歌第七代TPUIronwood集群配置2000+台OCS国内配套：德科立整机、赛微MEMS、光库科技代工核心器件：腾景科技、炬光科技、太辰光、福晶科技MEMS微镜阵列：通过偏转微镜把输入光导向任意输出端口来源：行业公开资料整理2905·关键技术赛道·光芯片光芯片：速率越高，价值量占比从15%升至约40%价值量变化≈15%10G时代成本占比→≈40%800G/1.6T时代成本占比海外龙头II-VI（Coherent）全球光芯片份额约35%，博通、Lumentum、住友、三菱等主导高端市场。国内主要玩家源杰科技：25G/50GDFB、EML量产长光华芯：高功率激光芯片仕佳光子：AWG/PLC芯片、DFB激光器光迅科技：芯片—器件—模块垂直整合云岭光电、敏芯半导体、立昂微、华工科技来源：行业公开资料整理；II-VI份额为2024年口径3005·关键技术赛道·电芯片电芯片DSP：单颗价值近百美元，Marvell与博通双寡头价值量与技术壁垒DSP、TIA、Driver合计占高速光模块成本20-25%DSP负责复杂调制与信号补偿算法，是电芯片核心1.6T光模块所用DSP单颗价值接近100美元博通新一代Taurus系列支持单lane400G，面向1.6T/3.2T国内裕太微以以太网PHY为基础，向SerDesIP与DSP延伸竞争格局Marvell+博通：双寡头主导占据全球高速光模块DSP主要份额英伟达、Maxlinear：加速入局绑定自研网络与交换生态来源：行业公开资料整理3106市场规模与竞争格局用数据看清赛道空间、增速拐点与国内外厂商卡位06·市场规模·全球光模块全球光模块市场两年翻倍以上，2028年逼近1500亿美元关键判断高盛上调预测，2026-2028年复合增速约48%驱动力来自AI集群800G/1.6T端口放量LightCounting：AI集群光学互连2030年可达千亿美元级来源：高盛研究报告、LightCounting；单位：亿美元，预测值3306·市场规模·高速产品800G及以上市场三年近11倍，CAGR约69%≈69%2025-2028年复合增速800G已成AI集群主力，1.6T在2026年起量1.6T全球市场2026年约45亿美元（工信部白皮书）来源：LightCounting、工信部光通信白皮书；单位：亿美元3406·市场规模·CPO/NPOCPO/NPO从1亿美元起步，2030年冲向近400亿美元爆发拐点2026