硅光互连：AI算力爆发下的技术革命与市场机遇

两年前，Tower Semiconductor 曾接近以50亿美元的价格出售给英特尔，如今其股价在短短几个月内实现翻倍，创下20年来的历史新高。如图所示，2025年8月，Tower的股价仍在50美元左右徘徊，但到11月12日，已飙升至106.42美元。对于一家成熟半导体企业，这种增速极为罕见（英伟达除外），彰显了市场情绪的极度乐观。回顾2005至2025这二十年，Tower的估值长期处于低位，此次爆发在行业中尤为引人注目。

图注：Tower从25年8月~11月的股价走势

图注：从1994年底~现在，Tower的股价情况

表面看是资本市场的故事，实则揭示了更宏大的趋势：随着AI驱动的算力需求全面爆发，硅光互连背后的高价值正逐步显现。

为何硅光是唯一答案？

在AI兴起之前，互连技术并非行业焦点。CPU带宽、服务器拓扑和数据交换规模尚在可控范围内，铜线、PCB和材料足以应对。

但当算力架构从单机演进到大规模GPU集群，从数十个GPU扩展到数万甚至百万节点连接后，互连体系成为整个系统的首要瓶颈。进入GPU并行、千卡训练和百Tb/s Fabric网络时代，所有参数呈指数级膨胀：一个10万GPU集群可能需要50万条互连链路，相关设备包含成千上万台服务器与交换机；若规模扩展至100万GPU，互连数量可能突破1000万条，仅网络部分能耗就可能接近1吉瓦（GW）。换言之，算力规模越大，网络成本、功耗和物理连接复杂度呈指数而非线性增长。这解释了互连技术在AI时代从幕后走向前台的原因。

过去，服务器间、GPU间主要依赖铜缆互连。然而，当单通道速率从56G提升至112G再到224G PAM4后，纯铜方案面临不可回避的物理极限：

可达距离急剧缩短：频率翻倍导致通道损耗指数增加，板内、背板和线缆均受挑战；重度均衡会带来功耗和延迟上升。

带宽密度受限：要获取更大总带宽，需更多走线、更厚背板或更复杂连接器，PCB面积和材料成本飙升。

EMI/完整性难题：串扰、辐射和反射等信号完整性/电源完整性问题使“堆料”方案难以为继。

因此，行业开始意识到：高速互连必须从电转向光。

但传统光模块上位后，迅速遭遇成长瓶颈。传统光模块诞生于“电信级光通信时代”，目标是远距离传输（几十到几千公里）、高稳定性、高单价但量小。光通信多发生于机房或城市间，其特点是：器件多为分立元件，光学器件靠拼装，成本结构偏重人工、封装和光学对准，激光器多采用EML（电吸收调制激光器），昂贵且产能有限。这种架构在城际长距通信中表现良好，但在AI数据中心却问题凸显。

AI时代，光通信大量发生在服务器间、GPU间，甚至未来可能进入芯片封装内部（CPO）。这意味着光从“远距离传输”变为“近距离高密度互连”，对光模块提出新要求：更大带宽（400G→800G→1.6T→3.2T）、更低功耗、更小体积和更低成本（AI服务器数量庞大）。

传统光模块难以同时满足这四点，且存在三大瓶颈：第一，成本方面，40–60%成本来自激光器、封装对准和光学组件制造，其中EML激光器制造难、成本高、产能有限；第二，功耗方面，速率越高驱动越吃力，200G/lane（1.6T）时代传统模块功耗难以降低，而数据中心能耗受限，PUE/POD预算紧张；第三，器件多、组装复杂、难以规模化。一台AI服务器可能需要数十个800G/1.6T光口，传统模块体系供应不足。

于是，硅光技术登上历史舞台。硅光并非新概念，但AI为其提供了首次“产业级落地窗口”。硅光是一种利用CMOS工艺制造光通信所需数百种元器件的技术，多年来已用于生产城域网和长距通信的相干光模块。

与传统光模块不同，硅光子采用常见波长（CW）激光器，成本更低、制造更易。Marvell云光学执行副总裁兼总经理Loi Nguyen表示：“CW激光器就像灯泡……它只发出恒定光束。它更易制造，来源多且便宜。所有调制数据的高速‘魔力’都发生在硅光芯片内部。”硅光子器件还可在200mm和300mm晶圆厂中生产。

图注：硅光模块的内部组成结构（图源：Marvell）

为何硅光此刻关键？Marvell举例：如果一个分立模块在一个芯片中有八个200G通道，它需要四个EML激光器驱动1.6T总速率。而使用硅光，所有功能集成，4个通道共享1颗激光器，因此整个1.6T模块仅需2颗价格更低、制造更易的CW激光器。此外，集成硅光子模块可靠性更高，更易规模扩展，供应链压力更小，成本结构更优。

图注：分立器件和硅光的对比（来源：Marvell）

因此，技术趋势明确：铜互连的物理瓶颈+传统光模块的结构性限制=硅光走向必然。硅光将成为下一代算力基础设施。

硅光互联，三步走

从外到内，行业正经历硅光演进的“三步走”：

第一步：线缆级有源化（AOC/AEC）。最初，行业通过在电缆端加入放大与均衡电路，让信号在铜介质中传输更远。这种有源化线缆延长了电互连寿命——在电域信号质量衰减前先整理干净，相当于为传统铜线续命。

第二步：可插拔光模块（LPO，QSFP-DD/OSFP/OSFP-XD等）。当速率提升到400G、800G乃至1.6T，电缆难以支撑带宽与距离。于是行业转向在机架内、机柜间大量采用短距光模块，在交换机与加速器端口直接完成电-光转换，例如线性直驱/低DSP（LPO），在可插拔时代用“更轻”均衡链路，牺牲一点链路容差，换取更低功耗和时延。这一步让光通信进入数据中心内部，成为目前高带宽互连主力形态。

2024年6月，Marvell展示了一款6.4T 3D硅光引擎实机演示：该引擎内置32条通道，每条均可实现200G电/光传输速率。这一新架构将数百个光通信功能集成进芯片，包括将TIA与驱动器集成到同一器件上。作为业内首款具备这种集成方式的产品，它采用模块化设计，可实现从1.6T扩展到6.4T甚至更高带宽等级。最开始的方式是可插拔式光模块，其通道数量将从现有单模块8通道扩展到16、32甚至64通道。

第三步：封装级光学融合（CPO/NPO/OBO）。进一步趋势是把光引擎搬到芯片封装边缘或同一封装内。电走线缩到最短，功耗、延迟和热罚显著下降。再往前，则是硅光子SoP（System on Package）/SiPho共封方案——这可能是AI光互连的终极模式，让光、电在同一片硅上自然耦合，实现真正“光计算一体化”。

从演进路径看，短期可插拔仍是主流（灵活、可维护），中期线性直驱/低DSP降低PUE，中长期CPO/近封装光学在大型训练/交换平台落地，进一步将“光”推进到芯片边缘。

这对产业链意味着什么？

需求面：光模块从“长距少量高价”转向“短距大量高密度”。量级扩大直接驱动光模块出货与光器件/工艺产能双增长。光模块成为每台服务器、每个板卡、每个芯片的标配。

供给面：芯片厂商、代工巨头、互连厂商纷纷布局硅光技术。例如，2025年11月，Tower宣布新的CPO（共封装光学）代工服务平台，兼容其SiPho/SiGe PDK，并引入300mm晶圆键合、3D IC多技术叠层设计流。

沾硅光，就涨

根据LightCounting数据，全球光互连市场自2020年以来已翻番，到2025年将接近200亿美元，预计到2030年再次翻番，行业复合年增长率（CAGR）约18%。更值得注意的是，若聚焦人工智能数据中心场景，增长曲线更陡峭。LightCounting预计，到2026年用于AI集群的光模块、LPO和CPO市场规模将突破100亿美元，相比2024年翻倍增长。随着大模型训练规模扩大、CPO进入部署期、硅光加速进入主流封装形态，该市场在2030年有望达200亿美元规模。

资本市场早已嗅到“结构性供需反转”的气息。从AI算力到光互连的传导链条如下：AI模型增长 → GPU集群爆发 → 内部互连升级 → 光模块需求倍增 → 硅光/SiGe产能紧俏。因此，硅光产业链各环节都在享受AI红利：

代工厂：代表性厂商Tower

在最新季度财报中，Tower强调硅光在其业务营收中的核心地位。2025年第三季度，Tower营收3.96亿美元，环比增长6%。公司预计第四季度营收4.4亿美元，上下浮动5%，反映营收同比增长14%，环比增长11%。Tower首席执行官Russell Ellwanger表示：“我们在光模块所需的硅锗（SiGe）与硅光（SiPho）技术领域处于行业领先地位，叠加数据中心需求强劲上升，使Tower在收入与利润两端具备前所未有的增长潜力。”

Tower市值翻倍，核心原因是硅光领域产能需求旺盛、市场需求大幅增长。在光模块关键工艺环节，Tower在硅光工艺与先进SiGe工艺（用于TIA制造）领域具备全球领先实力，技术优势显著。其中，可满足单波200G性能需求，FT截止频率覆盖300~400GHz，为高性能光模块量产提供核心支撑。

除硅光外，先进节点DSP、跨阻放大器所需的先进硅锗（Silicon Germanium）工艺等也是核心支撑技术。高速光模块中的光电探测、驱动放大、跨阻放大（TIA）等是性能瓶颈之一。SiGe工艺因其高频、高增益、高线性特点，成为驱动此类器件的首选。SiGe工艺能提供高达300~400GHz截止频率，是高速光链路的关键放大技术。Tower也指出，硅锗技术搭配硅光子是其未来增长路径。

图注：Tower能够提供硅光代工的晶圆厂（图源：Tower）

对此，Tower正加速扩产。“我们正推进客户认证，同时继续加大对Newport Beach Fab 3的投资，并对另外三座晶圆厂重新规划与追加投资，以支撑全新的丰富SiPho与SiGe产品组合。新增产能的初步释放，已体现在我们第四季度创纪录的4.4亿美元营收指引中。”Ellwanger补充道。

激光器：Coherent

前文提到光模块中激光器的重要作用，Coherent是激光器领域的关键玩家，属于芯片产业链的“核心环节”。Coherent是全球领先的EEL/EML激光器、DFB/DBR光源、CW激光光源（适配硅光模块）供应商。此外，随着CPO、LPO、光背板（Optical PCB）、2.5D/3D光电封装、Chiplet光互连等逐渐进入实装阶段，Coherent提供的VCSEL阵列、光纤阵列和光耦合方案变得至关重要。硅光规模化越快，Coherent越受益。2025年，Coherent股价也出现陡升。

图注：Coherent股价情况

Coherent刚刚发布截至2025年9月30日的2026财年第一季度财务业绩，第一季度营收15.8亿美元，同比增长17%。其中公司当前增长几乎全部来自AI相关数据中心需求，同比增长26%。目前Coherent业务结构中69%来自数据中心与通信，31%来自工业业务。公司还推出400 mW CW激光器，用于CPO与硅光子设计。

光模块：进入2025年下半年，中际旭创、新易盛、天孚通信等企业股价明显加速上涨，几乎同步完成估值再定价：

中际旭创股价突破500元，总市值超5000亿元；新易盛股价突破430元，总市值迈入3000亿元区间；天孚通信股价触及224元，市值升至1200亿元以上。这些企业在2025年前三季度收入与利润全面增长，其中800G光模块已进入加速放量阶段，而1.6T光模块正进入量产前夜。

图注：中际旭创股价走势

图注：新易盛股价走势

图注：天孚通信股价走势

硅光互连系统层玩家：博通、Marvell、NVIDIA等巨头。

硅光互连行业能发展到今天，很大程度上得益于博通和Marvell在技术路线、芯片标准、生态推动与系统部署层面的关键推动。

在AI数据中心，绝大多数交换机围绕Broadcom的两大旗舰路线构建：Tomahawk系列，用于超大规模AI数据中心Fabric枢纽；Bailly（CPO）系列，是下一代1.6T/3.2T级别硅光共封装方案。Broadcom的强势来自三点：掌握交换芯片、拥有高速SerDes/PHY/DSP技术（硅光必需）、不断推动LPO与CPO双路线。

如果说Broadcom是“标准制定者”，那么Marvell就是硅光走向量产和落地的工程执行者。Marvell是全球最大DSP供应商之一（原Inphi技术），CPO/LPO光引擎技术领先。前文提到Marvell最新展示的6.4T硅光引擎能够实现从1.6T到6.4T模块化扩展。

下图展示了一套采用SENKO Advanced Components与Marvell技术打造的概念级CPO（光电共封装）AI计算托盘。这个1U托盘可容纳4颗XPU（CPU/GPU/NPU/DPU等计算芯片），并通过1024芯光纤提供高达102.4 Tbps互连带宽。每颗XPU都连接四颗Marvell的6.4T光引擎，用于完成电–光信号转换。这些光引擎通过两枚SENKO提供的可拆卸式36芯金属光芯片耦合器（MPC）与系统光纤连接。这种由CPO支持的互连密度与传输距离，远超铜互连物理上限。

图注：CPO AI计算托盘

英伟达一手握GPU算力核心武器，另一手也配套“搞基建”。今年3月，英伟达推出集成硅光子技术的共封装光模块（CPO）交换机。其CPO将可插拔收发器替换为与ASIC封装在同一芯片上的硅光子技术，与传统网络相比，可实现3.5倍更高电源效率、10倍更高网络弹性及1.3倍更快部署速度。

下面透过英伟达CPO交换机详细了解硅光实现方式：

图注：英伟达的Quantum-X Photonics封装平台

图注：CPO芯片的光互连结构：324条光互连通道，36路激光输入，288条数据链路，内置光纤管理结构

图注：这是一个可拆卸的光学子模块，内置3个硅光引擎，具有4.8 Tb/s数据吞吐能力

图注：这是整个系统里最关键的一块——硅光引擎。它使用200Gb/s微环调制器，单颗引擎就能实现1.6Tb/s吞吐能力，并且功耗比传统互连方式降低3.5倍。

图注：这里展示的是硅光引擎的内部结构。上方是光纤阵列连接器，用来把数十甚至数百条光通道精确对准芯片。中间结构是关键，它把电子芯片和光子芯片通过3D堆叠方式融合在一起，实现高速调制和信号处理。底部是封装基板，用来提供供电、散热和机械稳定性。

图注：硅光引擎的芯片采用台积电N6（6nm）节点集成约2.2亿个晶体管，芯片中包含超过1000个光子学组件，体现了电子–光子深度混合集成的制造水平

图注：该图展示了一个完整硅光引擎内部的三层结构逻辑：上层是光学器件：波导、调制器和探测器；中间是耦合层，让光从光纤阵列进入芯片；底部是基于台积电6nm工艺制造的电子逻辑层，内含2.2亿个晶体管。

图注：图中展示的是多平面光互连接口，共使用1152根单模光纤，实现高密度、多通道的数据传输，是CPO系统从芯片内部光信号通向系统级网络的关键结构。

图注：硅光系统中最重要的器件之一——外置激光源ELS。单个ELS集成了8颗激光器，它向多个硅光引擎提供持续、稳定的光源。ELS的好处包括：大幅降低成本（减少激光器数量）、减少热源、提升可靠性、统一供光，易于功率管理、模块可拔插、易维护、更容易规模化。这就是为什么硅光能够真正走入数据中心。

图注：这是一台完整的光互连系统。它内部拥有4460亿个晶体管，搭载18个外置激光源，通过144根MPO光纤与外部系统连接，总带宽能力高达115Tb/s。

为什么说硅光不是短期泡沫？

短期看，这一轮硅光概念的爆发确实有资本情绪推动特征：股价短时间翻倍、新闻密集曝光、产业链公司估值快速扩张——这与任何“技术拐点+AI叙事”模式高度一致。但硅光不是靠炒作的故事，而是被算力需求倒逼、无法绕开的产业趋势。

为什么硅光不是短期泡沫？从三个维度看：供给端限制、需求端确定性、技术路径不可逆。算力越堆越多，硅光需求越强——这不是周期，而是新范式。

再者，判断硅光是否泡沫，可看两件事：有没有标准？有没有量产？这两个问题的答案现在是：都在发生，且速度很快。Marvell发布6.4T硅光引擎；NVIDIA推出CPO交换机；Broadcom推进Bailly硅光架构；Tower、GlobalFoundries、TSMC建立成熟硅光工艺平台；Meta、Microsoft、OpenAI、AWS大规模建光互连数据中心；新易盛表示以目前看到的客户端产品需求及订单情况，预计明年硅光产品占比明显提升；中际旭创投资者问中显示，2026年大客户需求指引明确，预计2027年，1.6T更大规模上量、Scale-up光连接方案和全光交换机方案等产业趋势也将逐步显现。。。

硅光产业链一旦规模化，赢家会形成极强马太效应——不是均匀分蛋糕，而是赢家通吃。目前：高端DSP只有2家，CPO架构实际落地厂商少于4家，高速光引擎供应链极度集中，EML/CW激光器Coherent、Lumentum牢牢占位，AI数据中心需求5年内不会见顶。因此，市场不是炒概念，而是在提前给“准寡头”定价。

一句话总结：硅光，大有可为！