光互联核心赛道:DSP芯片产业链全解析

2026-06-03 21:35:311

在Computex2026上,英伟达和Marvell同时把"光互联"推到战略重心,形成了明确的产业共振信号。

黄仁勋在主题演讲中指明,电气互联在柜间/机间场景已到物理极限,下一代GPU集群的柜间和机间互联必须用硅光解决,光模块与GPU同等重要。

Marvell同期发布新一代光DSP+光引擎平台,主打1.6T/3.2T光模块方案,与英伟达深度协同。在这套平台中,光DSP芯片被摆在核心位置,这也是Marvell的护城河。

此前英伟达财报已将光器件定调为AI算力"命门",四大紧缺赛道锁产能至2028。

随着800G和1.6T高速光模块需求持续爆发,叠加CPO加速,上游光芯片、材料、光源全面缺货,价格稳步上行,国产替代加速迎来窗口期。

01
DSP芯片概览

当前AI集群内部互联主要靠两条路:NVLink解决GPU之间高速通信,InfiniBand/RoCE解决机间和柜间网络连接。

电气互联单通道速率已推到112Gbps,逼近铜线和PCB物理极限,再往上推功耗暴增、信号恶化且成本指数上升。

而下一代AI集群柜间带宽需求已从7.2Tbps跳到14.4Tbps且还在翻倍,电气方案在技术和经济上都走不通了。

光信号在光纤中损耗远低于电信号、带宽密度可达数倍至十倍、功耗优势显著,是物理定律决定的唯一出路。

但光信号是模拟的、易失真且没法直接被数字系统处理,必须有个"翻译官"把光转数字、做纠错均衡和时钟恢复,这个翻译官就是光DSP芯片

DSP芯片在光模块中的角色是光信号与数字系统之间的桥梁和大脑。

价值占比:在整个光模块的BOM物料清单中,DSP芯片的价值占比约15-20%,仅次于激光器(约30%~35%),高于TIA/Driver,是技术门槛最高且替代难度最高的环节

核心任务:信号均衡、前向纠错(FEC)、时钟数据恢复(CDR)、自适应调制解调。在800G和1.6T场景下,以上任务复杂度几何级上升,对DSP架构设计提出极高要求。


02
DSP芯片产业链

DSP芯片上游包括光电材料和EDA/SerDes IP核,合计占模块成本约40%;中游是光DSP芯片设计加光模块封装,芯片设计拿走模块售价的50%~60%;下游是数据中心互联、电信传输、AI集群互联等。



03
DSP芯片产业链上游

DSP芯片产业链上游分两条线:材料线和工具线。

材料线

III-V族外延(InP、GaAs):800G/1.6T需求爆发后结构性紧缺,交期从12周拉长至20周以上。全球核心玩家包括住友电工、三菱化学、Lumentum光电器件部门。国内云南锗业、北京通美、有研新材偏上游InP衬底,三安光电光智科技偏外延生长,立昂微博杰股份偏器件,13所/46所偏军工和科研,苏州纳微偏纳米级应用。海外大厂商英特尔和博通均已推出硅光方案,长期看可能压低InP材料的战略价值。

硅光材料:硅光方案的底层材料,用CMOS工艺替代InP,具有成本低且易于大规模生产等优势。全球硅光材料市场主要由康宁、住友电工等海外厂商垄断,国内石英股份菲利华天通股份等均有所布局。

薄膜铌酸锂:下一代高速调制器材料,是1.6T/3.2T高速光模块的关键材料。海外Lumentum是全球最早量产TFLN调制器芯片的厂商之一、Ayar Labs是TFLN路线在CPO领域的标杆、英特尔在内部研发1.6T TFLN光引擎方案。国内光库科技是全球少数几家能量产TFLN调制器芯片的公司之一,铌奥光电专注TFLN调制器芯片,核心团队来自中科院半导体所等机构。仕佳光子与中科院合作布局薄膜铌酸锂,华为海思在自有光模块中已有应用。

激光器芯片、探测器芯片:约占光模块BOM成本的30%~35%。海外800G/1.6T所需的56G/112G PAM4高速激光器芯片市场份额集中在住友电工(日本)、三菱化学(日本)、博通(美国)等。国内源杰科技仕佳光子光迅科技永鼎股份东山精密(索尔思)、长光华芯等,海信宽带等加速国产替代。

工具线

EDA:工具线包括光电混合仿真EDA(Cadence、Synopsys),以及高速SerDes IP核授权(Synopsys、Cadence、IBM)约占10%。国内华大九天概伦电子等厂商可支撑DSP芯片的电路仿真和版图设计。

IP核:DSP芯片不是从零设计,SerDes/PLL/DSP核心都是买IP再集成,可以说IP质量直接决定芯片性能。关键IP包括①高速SerDes(112G PAM4)②DSP信号处理核 ③TIA/Driver ④PLL时钟。海外Arteris、Synopsys等为头部厂商,国内芯原股份自有112G SerDes IP。



04
中游:DSP芯片设计+封装集成

中游是产业链的核心价值环节,分芯片设计和模块封装两段。

芯片设计:包括高速DSP(负责SerDes编解码、FEC前向纠错、均衡算法、CDR时钟恢复)。Marvell+博通双寡头,合计占全球光互联DSP市场70%以上。Marvell在800G和1.6T光DSP占据绝对优势,并靠DSP+TIA+驱动一体化平台绑定英伟达,产能被锁死。博通以交换芯片+SerDes打包垂直整合,在英伟达的GB200 NVL72架构里,博通的方案占比也在上升。

国内厂商中裕太微卓胜微(云塔半导体)等加速布局,中兴微电自研800G DSP,内供为主已在中兴自有光模块中使用。此外,大厂IP外溢路线相关包括澜起科技盛科通信寒武纪等。而光库科技以光器件为主,近年布局DSP芯片,收购相关团队800G DSP在研。

封装集成:由光模块厂商完成,包括TOSA/ROSA封装、DSP芯片与光引擎的板级集成。封装环节是国产最强的一环,包括中际旭创(全球第一)、新易盛、华为海思等众多厂商,此外海外Coherent、Lumentum等亦有所布局。

从中游段的行业核心趋势来看,一是DSP与交换芯片深度融合,博通已将Tomahawk交换芯片+SerDes DSP+光模块方案打包卖,形成垂直锁定;二是硅光DSP正在崛起,英特尔和Ayar Labs推动光电共封装(CPO),DSP从独立芯片走向与光引擎集成;三是光模块厂商自研DSP,部分头部厂商正在尝试自研DSP以降低对Marvell的依赖,这类厂商在供应链安全上有额外价值。

系统设备集成:光模块最终被集成到交换机、路由器、DCI设备、AI集群互联设备中,DSP的性能直接决定系统的传输距离、速率和可靠性。

随着CPO成为下一代AI集群互联的主流路线,DSP将与交换芯片深度耦合,甚至出现"DSP+Switch"一体化芯片。英伟达、博通、Arista、华为、新华三、锐捷网络等都在该领域布局。


03
下游:光互联DSP芯片应用终端

光互联DSP芯片的最终买单方,分四大场景:AI数据中心互联(400G/800G/1.6T可插拔光模块+CPO,占比约55%)、电信传输网(城域/长途,100G~400G,占约25%)、AI集群内部互联(DCI和机柜间互联,占约15%)、企业网/园区网(100G及以下,占约5%)。

下游客户集中度极高,Meta、微软、谷歌、亚马逊四家云厂商采购了全球超50%的高速光模块。

当前光互连光互联是增长最快的成本项,供需紧张锁定至2028。整体来看,AI集群互联需求将持续爆发,预计2026~2027年1.6T将放量,DSP算力需求翻倍。CPO(共封装光学)将在2027年后开始替代可插拔方案,DSP从独立芯片变为SoC的一部分。

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