英偉達想革光模塊的命

上個月中際旭創一季報公布，營收、凈利潤雙雙翻倍，市值突破1萬億元，成為寧德時代之后，創業板第二個獲得此成就的個股。

中際旭創是A股光模塊龍頭，也是“老登買白酒”事件第一當事人：

去年9月，荒原資產凌鵬懷疑中際旭創2027年250億的利潤預測只存在于EXCEL表里，引來國盛通信分析師年度金句級轉發語：“買你的白酒去吧，老登”。

此后，但凡沾上點白酒、地產，言必談股息分紅、安全邊際，都被統一貼上“老登”標簽。

出圈后的中際旭創也非常爭氣，市值開啟逆天暴漲趨勢。此次季報發布后，加上分別突破6000億和2700億的新易盛與天孚通信，A股光模塊三劍客“易中天”合計市值超過貴州茅臺。

一波接一波的AI數據中心建設浪潮，是光模塊一漲再漲的幕后推手，加上AI大廠大超預期的資本開支，把光模塊的超強行情又往后續了幾年，也讓A股光模塊徹底瘋狂。

一片烈火烹油中，英偉達卻在暗地里磨刀霍霍。

連接算力的“光”

在弄清黃仁勛想干什么之前，要先講講光模塊的作用和功能。

每個大模型背后，都有一個7×24小時不停計算的數據中心。把數據中心視作“計算工廠”，GPU就是廠里的基層工人，負責一線計算工作。

但廠長不能直接指揮每個工人，要讓成千上萬人有序工作，最大限度提升效能，就得將工人分成各個小組和車間。光模塊的作用就是連接數據中心的算力資源，讓彼此互相通信，有效協調組織。

簡單來說，一個數據中心內部，有三個關鍵環節需要“通信”：

第一層是服務器，一個服務器就是幾張GPU組合在一起，相當于“工作小組”，GPU之間的協作就需要通信互連，英偉達大名鼎鼎的NVLink就是干這個活的。

由八顆英偉達GPU組成的服務器

第二層是機柜，一般由多臺服務器組成，相當于一個“車間”。每個服務器之間也得配合協作。

這些機柜放在一起，就組成了第三層：有序生產的“計算工廠”。機柜與機柜之間也得通過交換機互相通信。

由服務器組成的機柜

一個數據中心里，層級內部（GPU和GPU、服務器和服務器）、層級之間都要互連，讓數據自由流動。一旦流動時間太長，外面的計算任務傳不進來，算好的結果傳不出去，就會拖垮整體計算效率。

光模塊的出現，就是為了解決傳得太慢的問題。

過去幾十年，數據中心的互連任務主要由銅完成。銅纜線的優點是零功耗、零延遲、高可靠性，不產生額外熱量。最重要的是便宜：所有金屬中，銅的導電性僅次于銀排名第二，但成本卻遠低于銀。

黃仁勛就認為，只要物理距離允許，銅就是最好的連接方式。

英偉達GB200 NVL72機柜內部，72顆GPU由5000多根銅纜線連接起來，纜線長度加起來長達2英里。

GB200 NVL72內部的銅纜

然而如黃仁勛所說，銅纜的最大限制在于物理距離：超過3-5米，信號就會快速衰減。尤其機柜和機柜間傳輸距離變長，纜線變得像手臂一樣粗，布線非常困難。

大概二十年前，谷歌就嘗試用光纖替代銅纜，負責機柜之間的通信[4]。

光纖/光纜最大的優勢是傳得遠，標準的單模光纖在400G的速率下，能把信號最遠傳輸至10公里的地方，并且幾乎沒有損耗，長距離傳輸的功耗也低得多。

比較麻煩的是信號轉換問題。

銅能導電，因此銅纜能直接傳輸芯片送出的電信號，但光纜的材料是玻璃、塑料等絕緣體需要額外安裝一個“翻譯官”——也就是光模塊。

數據以電信號進入光纜，光模塊把電信號轉換成光信號；光信號從光纜輸入另一個設備，光模塊再把光信號轉回電信號。

可以說，需要用光纜的地方，就有光模塊的需求；對算力的需求越大，對數據傳輸延遲容忍度越低，對光模塊的需求就越發高漲。

一個英偉達H100算力集群，平均一顆GPU就要配備6-8個光模塊，H200集群更是需要18-24個[5]，光模塊也從800G迭代到了1.6T規格。

但即便如此，英偉達還是覺得不夠用。

CPO革命

英偉達的替代方案是CPO（Co-Packaged Optics/光電共封裝），顧名思義，就是把負責翻譯的光器件直接裝進負責計算的電芯片上，別過一道中間商了。

光模塊本身是一個集合多種零部件的模組，谷歌最初探索光纖替代銅纜時，負責翻譯功能的各個零件是“散裝”的。后來行業逐漸成熟，各類器件的規格逐步標準化，才被“打包”起來，成為模塊。

光模塊廠商崛起后，光模塊變得即插即用。典型的光模塊是可插拔形式，通過標準接口插在交換機上，再連接光纜，數據通過光模塊的瞬間就完成了光電信號的轉換。

可插拔式光模塊

然而，數據規模中心規模越大，對光模塊的需求量就越大，也帶來了一個問題：功耗。

數據傳輸得越快，功耗越高，最新的1.6T光模塊，功耗已經從10G時代的1W飆升到了30W。英偉達年初就在GTC上抱怨，光互連的功耗已經占據計算系統總功耗的10%。

光模塊的功耗，很大一部分花在了“路上”：

信號從交換機“走到”光模塊內部的光引擎，這個過程會導致信號損耗。為了彌補損耗，又需要光模塊里的DSP補償，補償得越多，功耗就越高。

英偉達的想法很簡單，既然路太長，那就把路縮短：

電芯片說的是英語，每次數據傳輸都得讓光模塊查字典，翻譯成漢語。那干脆把字典直接塞給電芯片，自己翻譯完直接漢語輸出。這就是CPO的設想——把光模塊重新“打散”。

按照英偉達的構想，可以把光引擎等核心部件從光模塊里拿出來，放在交換機的芯片旁邊，就省的花錢找翻譯了。

傳統光模塊（上圖）vs CPO（下圖）

當然，如果只是為了那點功耗，那就把黃總想簡單了。黃仁勛早年提出過一個觀點，光賣芯片，英偉達肯定不值這么多錢，所以英偉達“一定不是個芯片公司”，而是要賣整個“計算系統”。

要實現這個偉大構想，英偉達還需要一位盟友：臺積電。

CPO的技術構思是把光器件“粘”在電芯片上，這就需要先進封裝技術。而臺積電恰好是那個在先進封裝領域技術布局最早、投資力度最大、研發成果最多的公司。

2021年的Hot Chips會議，臺積電首次在PPT上展示了COUPE（即CPO）技術，隨后業內傳出，英偉達正在謀劃一個硅光子集成研發項目，臺積電是重要成員。

臺積電在2021年Hot Chips的PPT中展示的COUPE技術

好盟友合作的最新成果，是今年初剛剛發布的AI超級計算平臺Vera Rubin NVL576。

負責機架間通信的Spcectrim-SPX交換機群，就利用了CPO技術，把光引擎放在了交換機芯片旁邊。去掉第三方光模塊后，英偉達對整個系統的掌控力前所未有。

英偉達Spcectrim-SPX交換機

黃仁勛表示，從光模塊改用CPO，“節省出的6兆瓦電力相當于10個Rubin Ultra機架的功耗”。

根據英偉達的規劃，把光引擎與交換機芯片集成只是開始，最終目標是把光引擎集成進GPU，量產節點初步定在2028年。

另一邊，臺積電也在最近召開的SEMI論壇上宣布，其COUPE平臺預計將在2026年晚些時候正式進入量產階段[6]，意思是：COUPE要開始大范圍接單了。

兩個技術狂魔磨刀霍霍，眼看著就要將光模塊穩定已久的格局，重新清洗一遍。

取消中間商

英偉達把光模塊打散了重做，會直接打擊系統集成商。

這一部分，恰恰就是中國廠商在整個光模塊產業鏈中最具統治力的一環。中際旭創、新易盛分列光模塊出貨量全球第一、第三，全球前十中國占了七席（2024年）。

光模塊集成屬于精密制造，最大的技術難點是對準精度，要讓光信號在各個零部件之間以最低的損耗完成對接，對準精度通常需要控制在μm級別，而且速率越高，通道數越多。

最新的1.6T光模塊，光芯片貼片精度要達到±3μm，電芯片是±10μm[9]。

中際旭創在1.6T光模塊的市占率達到70%，是英偉達的核心供應商之一，一季度毛利率42.61%，相較于行業平均的20%以下，已經做到了天花板級別。

但從上下游結構看，系統集成依然屬于下游組裝環節。

換句話說，英偉達用CPO拆裝光模塊，拆掉的都是中國企業擅長的部分，留下的光器件和電芯片，中國廠商存在感稀薄。

光器件中，激光器、探測器是“翻譯”功能的關鍵。光器件在光模組成本中占比超過70%，而激光器、探測器合計又占了光器件成本的50%以上。

電芯片占光模組成本接近20%，核心器件是DSP芯片和AFE模擬前端，用來確?！胺g”的準確性。

這兩大類目的四大零部件，目前被美日廠商聯手包圓，尤其在高端產品上，中國廠商幾乎占不到什么身位。

高端激光器由Lumentum、Coherent、博通（美國），和三菱、住友電工（日本）牢牢把持；探測器則有GCS、SiFotonics、Coherent、博通四座大山。

中國本土雖有源杰科技有高端激光器出貨，但其他廠商多數盤踞在低端市場。

DSP和AFE是典型的模擬芯片，更是博通、Marvell、MACOM等美國模擬芯片老藝術家的傳統藝能，中國廠商更加式微。

國內的光模塊企業大多從美日廠商采購核心器件，再將其封裝打包成光模塊，雖然毛利不錯，但并未改變光模塊“中間商”的定位。

從英偉達的動作來看，已經在為光模塊的下桌做準備。

就在今年一季度，英偉達前后腳向Lumentum和Coherent戰略投資了20億美元，兩者都是當前高端激光器的全球領頭羊，兩筆投資，直接鎖定了未來幾年激光器的產能。

上游廠商也在挾天子令諸侯，借著自家技術優勢，替代光模塊廠商去做tier1。

例如在高端DSP占據主導地位的博通，是英偉達之外、臺積電COUPE技術的另一個盟友，也是全球最早實現CPO商業化的廠商，2024年就發布過相關的CPO產品。

這種大客戶和上游一塊擠壓集成商的趨勢一旦形成，集成商的日子就很難過了。

好消息是，鑒于高昂的成本和復雜的技術，短時間內CPO大概率只會應用在少數的高端交換機側，而大部分中低端和高端場景，足夠讓光模塊廠商接下來的幾年不愁訂單。

但考慮到硅谷這幫人已經嚷嚷著往太空發射數據中心，用CPO干掉光模塊聽上去也沒那么難了。

[1] 高盛喊買！中際旭創股價創新高，算力需求爆發帶動凈利激增262%，界面

[2] 電子行業專題報告：DGX服務器集群架構催生大量光模塊光芯片需求，廣發證券

[3] Nvidia comany blog：NVIDIA Blackwell

[4] 當AI集群突破萬卡：銅線已死，光進芯片，電子工程專輯

[5] 光模塊調研紀要

[6] 臺積電COUPE預計今年量產，工商時報

[7] 從光模塊、1.6T、CPO 到 OIO 的全產業鏈終局推演，梓豪談芯

[8] 從Tower的硅鍺工藝看未來的硅光發展，梓豪談芯

[9] 光模塊行業分析，今日光電