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人工智能行业专题研究：LPO光模块

一、LPO光模块概述

LPO光模块的定义

LPO，英文全称Linear-drivePluggableOptics，即线性驱动可插拔光模块，在数据链路中只使用线性模拟元件，无需DSP或者CDR芯片。LPO是一种光模块封装技术。通常意义上的光模块都是可插拔的。所谓“可插拔（Pluggable）”，如右图所示，交换机上有光模块的端口，把对应的光模块插入交换机，进而可以连接光纤。如果光纤或者光模块损坏，只要拔出光模块便可以进行维修更换。

LPO光模块的构成和技术原理

光模块传输，就是电信号变成光信号，光信号又变成电信号的过程。在发送端，信号经过数模转换（DAC），从数字信号变成模拟信号。在接收端，模拟信号经过模数转换（ADC），又变成数字信号。光模块中主要的电芯片包括DSP、激光驱动器（LDD）、跨阻放大器（TIA）、限幅放大器（LA）、时钟数据恢复芯片（CDR，ClockandDataRecovery）等。

传统光模块介绍——PAM4调制技术和DSP

PAM4（4-LevelPulseAmplitudeModulation）即四电平脉冲幅度调制，PAM4信号技术是一种采用4个不同的信号电平来进行信号传输的调制技术。作为下一代高速信号互连的热门信号传输技术，PAM4信号比传统NRZ（Non-Return-to-Zero）信号多了两个电平：NRZ信号采用高、低两种信号电平表示数字逻辑信号的1、0，每个周期可以传输1bit的逻辑信息；PAM4信号则采用4个不同的信号电平进行信号传输，即00、01、10、11，每个周期可以传输2bit的逻辑信息。因此，在相同符号周期内，PAM4信号的比特速率是NRZ信号的两倍。PAM4是目前性价比最高的方案。全球带宽市场仍处于大规模需求增长阶段，这对现有的网络技术和网络基础设施的信号传输能力提出了更高的要求，而传统的NRZ信号在庞大的带宽需求下遭遇了传输效率瓶颈，PAM4信号技术作为另一种较为成熟的信号传输技术，恰巧在信号传输效率方面弥补了NRZ信号的缺点，并在满足日益增长的带宽需求的同时，保持着较低的建设成本。

LPO光模块的构成和技术原理

虽然DSP具有数字时钟恢复功能和色散补偿功能，能够以较低的误码率实现信号恢复，但它也带来了较高的功耗和成本开销。例如，在400G光模块中，用到的7nmDSP，功耗约为4W，占到了整个模块功耗的50%左右。从成本的角度来看，400G光模块中，DSP的BOM（BillofMaterials，物料清单）成本约占20-40%。为了降低功耗和成本，并满足高速、高密度光通信连接以及光网络灵活性和可升级性的需求，LPO（线性驱动可插拔光学模块）应运而生。LPO技术采用了线性直驱的方式，将DSP替换为具有高线性度的Driver（驱动芯片）和TIA（Trans-ImpedanceAmplifier，跨阻放大器），并分别集成CTLE（ContinuousTimeLinearEqualization，连续时间线性均衡）和EQ（Equalization，均衡）功能，从而大大降低了功耗和延迟。

二、LPO光模块行业分析

市场规模

由于智算中心的建设，光模块市场将成为一个重要的增长点，预计在技术层面和需求层面将带来深刻的变革。受益于不断发展的应用场景和快速增长的市场需求，据LightCounting预测，未来5年光模块市场总量仍将保持持续增长势头。光通信行业市场调研机构LightCounting预计，传统的可插拔模块将在未来5年甚至更长时间内继续主导市场。

预计业内将在2024年底首次部署LPO光模块。到了2026年-2028年，LPO/CPO端口将占到800G和1.6T总部署端口的30%以上。预计LPO光模块出货量从2023年的1.31万件增长到2028年的418万件，CAGR可达217%。预计800G及以上速率LPO光模块出货量占比预计从2023年的3%增长到2028年的19%。

竞争格局

光通信行业知名市场机构LightCounting公布了必威体育精装版版2022年全球光模块TOP10榜单。榜单显示，中国光模块厂商强者愈强，一共7家入围，海外仅剩3家在榜单上。2022年，旭创科技（排名并列第1）、华为（排名第4）、光迅科技（排名第5）、海信宽带（排名第6）、新易盛（排名第7）、华工正源（排名第8）、索尔思光电（排名第10）入围。值得一提的是，索尔思光电被中国公司收购，故本期已是中国光模块厂商。

中国光模块厂商的国际竞争力大大提高，光模块行业呈现强者愈强的局面，行业集中度和规模竞争力优势