电子技术已经遇到了物理极限，摩尔定律面临失效的危机。而基于光子的光电子技术则凭

借其高速、低功耗、高带宽等优势，成为未来光通信技术的重要支撑。

       硅基光电子集成技术（硅光技术），通过传统微电子 CMOS 工艺实现光芯片和电芯片

集成，是研究和开发以光子和电子为信息载体的硅基大规模集成技术。该芯片由光源、调

制器、光波导、探测器及电路芯片构成，由激光器产生光信号并通过调制器和探测器实现

高速电信号与光信号的收发。

    光通信产业链由光芯片、光器件、光模块、光设备构成。光芯片根据材料的不同可分为 

InP、 GaAs、Si/SiO2、SiP、LiNbO3、MEMS 等芯片，根据功能不同可分为激光器芯片、

探测器 芯片、调制器芯片；光器件根据是否需要电源划分为有源器件和无源器件，有源器

件 主要用 于光电信号转换，包括激光器、调制器、探测器和集成器件等。无源器件用于满

足光 传输环 节的其他功能，包括光连接器、光隔离器、光分路器、光滤波器、光开关等；

光模块分为光 收发模块、光放大器模块、动态可调模块、性能监控模块等。

     其中光芯片是光通信系统的核心，光芯片和电芯片整合到一起，用特定的封装技术封装

好后就变成我们看到的光模块。光模块就是实现光信号传输过程中光电转换和电光转换功

能的光电子器件。目前，光模块应用速率正从100G~400G升级，400G~800G技术的研发与

商业化应用进程加快，并进一步向更高速的1.6T速率发展。

    光模块技术发展趋势：可热插拔、小型化、高速率、智能化、集成化。第一代

（1995-2000）：以 1X9、GBIC、SFF 形式为主流代表。第二代（2000-2028）：以 SFP、

QSFP、QSFP-DD/OSFP 等形式为代表。第三代（2024 年之后）：以光电共封装（CPO）形

式为代表，主要采用硅光集成技术。

     在CPO技术兴起之前，传统技术是把硅光模块和CMOS芯片独立成两个单独模块，然后

在PCB板上连到一起。这么做的优势是设计较为模块化，硅光模块或者CMOS芯片其中一个

出问题都可以单独更换。但是在功耗、尺寸和成本上都较为不利。例如，由于硅光模块的

输出是超高速数据，这些数据使用PCB板连接到CMOS芯片上会遇到较大的信号耗损，因此

需要高功耗才能支持高数据率；此外，成本上要设计支持超高速信号的PCB也需要较高的开

销；而在尺寸上来说分立的硅光模组和CMOS芯片通常集成度更低，这也限制了进一步提升

数据中心中的服务器密度。

      而CPO技术可以解决这些问题。当使用高级封装技术把硅光模块和CMOS芯片集成到同

一个封装内之后，首先硅光模块和CMOS芯片之间的数据连接质量（信号耗损）相比PCB板

来说要改善不少，因此能降低功耗；另一方面，在大规模量产之后，高级封装也能带来成

本上的改善。最后，使用CPO之后，由于都集成在同一个封装内，整体系统的集成度大幅

度提升，尺寸减小，因此也能提升硅光技术在数据中心应用场景的普及。

     硅光具有兼容成熟的CMOS工艺、集成度高、封装工艺简化、低成本和低功耗等优势。

根据Yole的数据，2022年到2028年硅光子芯片的市场规模的CAGR达到44%，其中数通光模

块在硅光子芯片市场中占比达到90%以上，为主要应用场景。Nvidia、Intel、TSMC

等科技巨头在光互连等领域争相布局硅光技术。

   与传统光模块相比，硅光模块在有源和无源器件上均有明显区别，硅光技术可以使光模块

成本有明显下降，但工艺是影响硅光模块是否能够实现量产的关键因素之一。硅光技术主

要是对光模块中的激光器、调制器和无源器件产生变化。

    假设在同样的良率水平下，硅光模块相比较传统光模块的成本有一定的下降，主要体现

在：硅光模块的光源成本大幅降低；硅光芯片能够集成部分光无源器件以降低成本；硅光

模块制造工艺成本大幅降低。

       以前光学I/O主要应用在设备之间（服务器到交换机或交换机到交换机），现在渗透到

板上芯片间光互连，未来会在芯片的chiplet之间实现光互连。随着AI的快速发展，多模态大

模型的参数量大幅提升带来数据传输需求的爆发，无论是训练侧还是推理侧，数据在GPU

和Switch之间以及GPU和HBM之间的传输带宽愈发成为整个系统的瓶颈。而硅光技术目前

是最佳的光学I/O产品形态之一，将大幅提升传输带宽。

    CPO是业界公认的未来更高速率光通信的主流产品形态之一，可显著降低交换机的功耗

和成本。硅光技术是CPO交换机中最佳产品形态之一，有望得到广泛应用。

相关上市公司：

设备，罗博特科；光源：源杰科技、仕佳光子；代工：赛微电子、燕东微。