光芯片：AI算力時代的光子革命，光通信與光計算雙輪驅動新徵程

光芯片作為連接光通信與光計算的核心基石，正推動算力體系從「電互聯」向「光互聯」全面重構。目前光芯片產業美歐主導高端市場，中國在中游光模塊和上游薄膜鈮酸鋰材料領域佔據全球領先地位；隨着1.6T光模塊規模量產與CPO/OCS方案加速落地，技術自主化與商業化進程持續提速，國內全產業鏈投資熱度顯著攀升，由二級市場持續傳導到一級市場。雲岫資本在此係統性梳理光芯片的技術演進路徑、核心材料路線與上下游應用場景，為您解析產業生態中的競爭要素，探索雙賽道協同發展中的投資機遇。

在電子芯片逼近物理極限、AI算力需求呈指數級爆發的雙重背景下，以光子為信息載體的光芯片技術正式邁入產業化關鍵階段。光芯片憑藉高速傳輸、低功耗、高並行性的天然優勢，成為突破電互聯瓶頸的核心解決方案，其應用場景已從最先發展的光通信領域，逐步延伸至光計算、量子信息、AR/VR等前沿賽道，形成光通信與光計算雙輪驅動的產業發展格局。當前，硅光、薄膜鈮酸鋰、異質集成等光互聯三大核心材料路線同台競技，MEMS、DLBS、液晶、硅光波導等光交換技術路徑各有優劣，全球光芯片產業正處於技術快速迭代與國產替代加速推進的雙重紅利期。

光芯片產業現狀與發展趨勢

（一）產業階段：從技術驗證邁入規模化商用初期

光芯片是實現光電信號轉換、調製、傳輸與計算的核心器件，是光通信網絡與光計算系統的底層核心支撐。歷經數十年技術積累與迭代，光芯片產業已成功完成從實驗室研發到商用落地的關鍵跨越，具體表現為：

光通信領域：800G光模塊已成為AI數據中心標配，1.6T光模塊已完成北美頭部雲廠商認證並進入量產階段，CPO/NPO/LPO封裝技術與OCS全光交換方案實現規模化試點應用，有效支撐百萬GPU級超大規模算力集群的穩定運行；

光計算領域：正從專用場景向通用化方向穩步探索，光子處理器在AI推理、矩陣運算、組合優化等核心任務中，展現出百倍於傳統電子芯片的能效優勢，光電異構集成已成為行業主流發展方向，國內外頭部企業已推出多款工程化原型機，加速技術落地進程。

當前，光芯片行業核心發展趨勢可概括為四大方向：速率持續升級（從800G向1.6T/3.2T快速躍遷）、封裝集成化（光電共封裝逐步替代傳統分立封裝，提升集成度與能效）、技術融合化（光通信與光計算底層技術互通，異質集成成為核心突破方向）、應用場景多元化（從核心的數據中心場景，延伸至自動駕駛、量子模擬、邊緣計算等新興領域）。

（二）核心驅動力：AI算力狂飆與電互聯物理瓶頸的雙重倒逼

光芯片產業的爆發式增長，本質是AI算力需求的指數級提升與電子芯片物理極限逼近雙重因素共同倒逼的結果：

萬億參數大模型的訓練的萬卡GPU集群的常態化運行，使得數據中心內部數據流量暴增千倍，傳統電互聯（銅纜）方案已面臨帶寬不足、延迟過高、功耗過大的三重瓶頸，光互聯憑藉天然優勢，成為算力集群高效運轉的「神經網絡」；

隨着摩爾定律逐漸失效，晶體管微縮已逼近物理極限，性能提升空間持續收窄，而光子傳輸無電阻損耗、具備天然並行性的特質，使得光計算能夠突破電子計算的能效與速度天花板，成為下一代算力體系的核心方向。

此外，5G-A/6G、衞星通信、AR/VR等下游新興應用的快速發展，進一步推動光芯片向高速化、小型化、低功耗方向迭代升級，形成多場景需求共振，為產業發展注入持續動力。

光通信與光計算：雙賽道協同發展，開啟光子應用新紀元

光芯片的兩大核心應用場景——光通信與光計算，並非孤立發展，而是呈現底層技術互通、產業協同推進的良性態勢，形成「光通信技術成熟化反哺光計算，光計算需求升級推動光通信技術迭代」的雙向賦能格局，共同開啟光子應用新紀元。

（一）光通信：CPO/OCS成為AI時代核心基建，1.6T為量產核心節點

光通信是光芯片最成熟、最核心的應用場景，當前核心發展方向圍繞高速光模塊與全光交換展開，CPO與OCS已成為AI數據中心的核心標配，支撐超大規模算力集群高效運轉：

1. 高速光模塊：800G光模塊已成為AI數據中心標配，2026年全球出貨量預計達3500-3800萬隻；1.6T光模塊已完成北美頭部雲廠商認證，訂單排期已至2026年下半年，預計全年出貨量達800萬隻，硅光（含硅光引擎）與薄膜鈮酸鋰是核心技術支撐方案，其中薄膜鈮酸鋰憑藉極致性能，成為1.6T/3.2T光模塊的最優解，微環調製器則作為核心調控器件，大幅提升光模塊的集成度與傳輸效率；

2. 封裝技術：CPO/NPO/LPO三大路線同步落地，三者基於不同的集成程度與技術路徑，適配不同場景的需求，形成互補共生的發展格局，具體對比如下：

*雲岫資本根據公開信息總結梳理

三大封裝路線中，英偉達主推的CPO方案，通過光引擎與芯片直連，可使帶寬密度提升3倍、功耗降低50%，完美適配超大規模GPU集群需求；NPO作為過渡方案，兼顧性能與兼容性，成為國內雲廠商的首選；LPO憑藉高性價比優勢，適配中低速、成本敏感型場景，三者協同覆蓋不同層級數據中心的需求，推動光封裝向集成化、低功耗、低成本方向迭代。

3. OCS全光交換：替代傳統電交換方案，實現光信號的直接調度，實測吞吐量提升30%、功耗降低40%，市場增長潛力巨大，2026年全球市場規模約25億美元，2029年預計突破160億美元，四年複合增速達41%，當前MEMS為商用主流方案，硅光波導為未來核心升級方向。

（二）光計算：從專用到通用，光電異構成為主流範式

光計算是以光子為信息載體的新型計算範式，具備並行性強、超低延迟、高能效三大核心優勢，在AI推理、矩陣運算、組合優化等核心任務中，性能表現遠超傳統電子芯片，當前行業正處於專用場景商用化、通用場景研發攻堅的關鍵階段：

1. 核心優勢：光子傳輸速度接近光速，無電阻損耗，能效比傳統電子芯片高百倍以上（如清華大學「太極」光芯片能效達182TOPS/W，國內頭部科研團隊研發的光子計算系統在Ising問題中延迟僅5ns，較A100 GPU快500倍），可有效解決電子計算的能效與速度瓶頸；

2. 技術路線：光電異構集成已成為行業主流範式，通過電子芯片處理分支邏輯，光子芯片專注稠密矩陣運算，有效解決光計算「邏輯處理能力弱」的核心痛點；硅光與薄膜鈮酸鋰為核心材料支撐，硅光引擎實現電光器件一體化集成，異質集成技術則實現多種材料與器件優勢的融合，最大化光芯片性能；

3. 應用落地：光計算已從實驗室走向商用場景，國內某頭部商業銀行已部署自主研發的光子風控系統，將反欺詐交易處理延迟壓縮至0.3毫秒，大幅提升風控效率；華為與華中科大聯合研發的光線追蹤芯片，可加速3D渲染與科學模擬進程；Lightmatter光子處理器在ResNet-18任務中，精度與32位浮點電子芯片相當，展現出良好的商用潛力；

4. 未來趨勢：光計算將向通用化、高密度集成方向持續發展，全光反向傳播、3D堆疊、多模態光子芯片成為研發重點，預計2030年前推出商用化通用光子協處理器，進一步拓展應用場景。

核心技術路線對比：材料與架構的賽道之爭

光芯片的技術競爭核心圍繞光信號調控與集成展開，底層材料與架構的選擇，直接決定產品的性能、成本與適配場景。其中，硅光、薄膜鈮酸鋰、異質集成是光通信與光計算領域的三大核心材料技術路線；MEMS、DLBS（壓電陶瓷）、液晶、硅光波導則是OCS全光交換的主流實現路徑。各路線優劣勢鮮明，尚未形成技術收斂態勢，行業呈現「百花齊放」的良性競爭格局。

（一）光芯片核心材料路線：硅光、薄膜鈮酸鋰、異質集成

三大核心材料路線分別依託成熟工藝、極致性能、融合優勢，適配不同場景的需求，其中薄膜鈮酸鋰已成為高端賽道的最優解決方案，異質集成則是行業公認的未來終極發展方向。

*雲岫資本根據公開信息總結梳理

總結：硅光技術是當前商業化應用的主流路線，憑藉成熟工藝、量產優勢與成本優勢，主導中低速率光芯片市場；薄膜鈮酸鋰作為高端光通信領域的「性能天花板」，憑藉超高帶寬、低功耗、優異線性度，成為1.6T/3.2T光模塊與CPO封裝的最優技術方案，中國企業佔據全球42%的產能，其中濟南晶正拿下全球78%的薄膜鈮酸鋰晶圓市場份額，具備全球競爭優勢；異質集成是行業未來的終極發展方向，通過融合各材料的核心優勢，實現光芯片性能與集成度的雙重突破，成為光計算與下一代光通信的核心支撐技術。

（二）核心光調製器對比：MZM、EAM、MRM三大主流路徑

光調製器是光芯片實現光信號精準調控的核心核心器件，其性能直接決定光通信速率、光計算能效及集成密度，是光芯片技術迭代的關鍵抓手。目前行業主流光調製器主要分為三類：MZM（馬赫-曾德爾調製器）、EAM（電吸收調製器）、MRM（微環調製器），三者基於不同工作原理，在性能、成本、適配場景上各有側重，與硅光、薄膜鈮酸鋰、異質集成三大核心材料路線深度綁定，共同支撐高速光通信、光計算等場景的落地。

*雲岫資本根據公開信息總結梳理

總結：MZM是當前高速光通信領域的主流調製器，憑藉優異的線性度、超寬帶寬與穩定性能，成為1.6T/3.2T光模塊與CPO封裝的核心選擇，薄膜鈮酸鋰基MZM更是高端賽道的性能標杆；EAM憑藉低成本、可單片集成、響應速度快的優勢，主導中低速光模塊與短距離光互聯場景，具備不可替代的規模化應用價值；MRM作為新型調製器，憑藉超高集成度、極低功耗與多通道並行調製能力，成為光計算與高密度集成場景的核心突破口，硅基MRM已實現商用，薄膜鈮酸鋰基MRM潛力巨大，三者協同覆蓋不同層級應用需求，共同推動光芯片向高速化、高密度、低功耗升級。

（三）OCS全光交換技術路徑：MEMS、DLBS、液晶、硅光波導

OCS（光電路交換）作為AI算力集群的「新中樞」，可替代傳統電交換實現光信號的直接調度，大幅提升算力集群的傳輸效率與能效，其核心技術路徑主要包括MEMS、DLBS、液晶、硅光波導，其中MEMS為當前商用主流方案，硅光波導則是未來的核心升級方向。

*雲岫資本根據公開信息總結梳理

總結：MEMS方案憑藉成熟的商用化能力、優異的傳輸性能與高適配性，佔據當前OCS全光交換市場的絕對主導地位，其中谷歌3D MEMS方案已在TPUv4集群中實現規模化應用；DLBS與液晶方案作為重要補充，憑藉高可靠性、低維護成本的優勢，精準適配低頻次切換、高穩定性需求的細分場景；硅光波導憑藉超高速切換、超高集成度、無機械磨損的核心優勢，成為未來OCS技術升級的核心方向，適配下一代超高速光交換與CPO集成需求，商業化潛力巨大。

光芯片產業格局：全球競合與國產替代加速

（一）全球格局：美歐主導高端，中國在材料與中低端實現突破

當前，全球光芯片產業呈現「美歐主導高端市場，中日韓佈局中低端市場，中國在薄膜鈮酸鋰等核心材料領域實現全球領跑」的競爭格局，各區域憑藉自身優勢佔據不同市場份額：

美國：掌握光芯片高端領域核心技術，企業覆蓋全產業鏈，核心代表企業包括Lumentum（高速激光器領域龍頭）、Coherent（光調製器與OCS方案核心供應商）、Intel（硅光技術領軍企業）、Lightmatter（光計算領域前沿企業），此外英偉達通過投資與技術整合，已成為光通信+光計算的生態主導者；

歐洲：在光器件與核心材料領域具備深厚技術積累，優勢顯著，如芬蘭IQM、法國IXBlue等企業，在光調製與集成技術方面處於全球領先水平；

中國：中低速激光器芯片（2.5G/10G）已實現自主可控，市場國產化率較高；在薄膜鈮酸鋰材料領域，中國企業佔據全球42%的產能，濟南晶正、天通股份成為全球核心供應商，具備絕對市場優勢；但高端領域仍存在短板，25G及以上高速激光器芯片國產化率僅4%，高端外延片、高速激光器等核心器件仍依賴進口。

全球光芯片市場規模保持高速增長態勢，2024年全球市場規模達262.82億元，2025年預計增至299.34億元，2025-2031年複合增長率達15.42%；中國市場表現更為亮眼，2024年市場規模達151.56億元，在國產替代浪潮的推動下，未來增速將持續高於全球平均水平。

（二）產業鏈結構：

光芯片產業鏈已形成清晰三層級分工結構，上游襯底、EDA、半導體設備為底層核心壁壘，中游細分光芯片、代工、交換設備、光模塊多環節協同，下游 AI 算力與通信場景持續釋放需求，三層聯動共同驅動產業迭代升級，各層級細分業務如下：

上游：襯底材料、光子 EDA、核心半導體設備

襯底材料：覆蓋 SOI 硅片、InP 磷化銦、GaAs 砷化鎵、SiN氮化硅、LNOI 鈮酸鋰薄膜等光芯片基底材料；光芯片設計EDA 工具：用於光子芯片仿真、版圖設計； 核心半導體設備：覆蓋光刻、刻蝕、沉積、MOCVD、外延生長等光芯片晶圓製造必備設備。

中游：芯片製造與集成（細分六大賽道，國產替代核心攻堅區）

中游為光芯片產業核心承載環節，按產品形態細分六大板塊，國內在光模塊封裝環節具備全球領先競爭力，光芯片、晶圓代工、光交換芯片環節加速國產替代。

下游：多領域應用場景（需求增長核心引擎）

下游覆蓋算力、通信、車載、元宇宙四大賽道，AI 數據中心與雲計算廠商是當前第一大需求來源，市場需求佔比超 60%，持續拉動高速有源光芯片、CPO、OCS 設備增量。

（三）國內融資事件： 光芯片賽道融資呈現「頭部項目大額融資+中早期項目密集落地」的特徵

據公開信息統計（數據收集截止至5月底），2025年國內光芯片領域共完成融資超20起，其中曦智科技全年累計融資超18億元（含C4輪3億元、C輪融資超15億元部分），優迅股份IPO受理擬募資8.89億元，老鷹半導體B+輪獲超7億元融資，頭部企業通過大額資金加速產業化落地；2026年開年前5個月融資熱度持續攀升，僅1-5月已完成融資超25起，接近2025年全年規模，靈明光子獲3億元戰略融資、海光芯正獲2億元財務資助、芯速聯超5億元融資等案例，反映出資本對光芯片賽道的關注度呈爆發式增長。

從融資輪次分佈看，2025-2026年天使輪、Pre-A輪等早期項目佔比約35%，A輪及后續階段融資佔比超45%，其中B輪及以上大額融資案例達10余起，這一結構印證行業已從技術驗證階段邁入產業化加速期。當前賽道已擺脫早期概念驅動，進入以產品落地、客户驗證為核心的分層發展階段，具備高速率光芯片、硅光集成等核心技術的企業，有望在數據中心、AI算力、通信網絡等場景需求爆發下，迎來規模化增長機遇。

投資方向：把握技術迭代與國產替代雙重紅利

當前，光芯片產業正處於技術迭代加速、國產替代攻堅、應用場景爆發的黃金發展期，行業投融資熱度持續攀升，2025年以來全球光芯片相關融資額同比增長超50%，投資方向覆蓋全產業鏈，核心圍繞技術迭代主線與國產替代主線展開，精準把握兩大主線可挖掘核心投資機會。

核心投資主線一：光通信高端賽道，聚焦CPO/NPO與OCS

1. 1.6T光模塊與NPO/CPO封裝：AI數據中心核心需求賽道，市場增長確定性強，重點關注具備200G/lane PIC、1.6T光模塊量產能力，NPO/CPO封裝技術儲備充足，且在硅光引擎、微環調製器等核心器件上有技術積累的行業龍頭企業；

2. OCS全光交換：AI算力集群的核心支撐，市場增長潛力巨大，重點關注硅光波導方案研發領先的前沿企業。

核心投資主線二：光計算前沿賽道，聚焦光電異構與場景落地

1. 光電異構集成：光計算的主流發展方向，技術壁壘高、產業價值大，重點關注具備3D堆疊、異質封裝技術的企業與科研院所轉化項目；

2. 專用光計算設備：在AI推理、金融風控、組合優化等場景已實現商用落地，重點關注具備工程化轉化能力與場景落地能力的優質標的。

核心投資主線三：國產替代攻堅，聚焦高速激光器與上游材料

1. 25G以上高速激光器芯片：國內國產化率僅4%，供需缺口巨大，進口替代空間廣闊，重點關注具備DFB、EML、CW激光器芯片量產能力的核心企業；

2. 上游核心材料與零部件：包括磷化銦外延片、高端光芯片EDA工具、量子點激光器等，均為國內「卡脖子」環節，重點關注實現技術突破、具備進口替代能力的國產企業；

小結

光芯片是AI算力時代的核心基建與下一代算力核心，憑藉高速傳輸、低功耗、高並行性的天然優勢，成功突破了傳統電子芯片的物理極限，開啟了「光子替代電子、光互聯支撐算力、光計算重構算力」的光子革命新紀元。當前，光芯片產業已從技術驗證階段正式邁入規模化商用初期，光通信領域1.6T光模塊、CPO封裝、OCS全光交換已實現規模化落地，光計算領域正從專用場景向通用化方向穩步探索，硅光、薄膜鈮酸鋰、異質集成三大核心材料路線各顯優劣，MEMS、DLBS、液晶等光交換路徑同台競技，行業呈現多元化發展態勢。

全球光芯片產業格局呈現「美歐主導高端、中國在材料與中低端實現突破」的態勢，中國企業在薄膜鈮酸鋰材料領域佔據全球主導地位，成為光子芯片國產替代的標杆，但25G及以上高速激光器芯片與上游核心零部件仍面臨「卡脖子」問題，國產替代攻堅任重道遠。在AI算力需求爆發與國家政策扶持的雙重驅動下，光芯片產業將迎來技術迭代與國產替代的雙重紅利，全產業鏈均存在重大投資機會。

未來，隨着異質集成技術的不斷成熟、光電異構架構的廣泛普及，以及3.2T光模塊與通用光計算芯片的逐步落地，光芯片將成為支撐AI、6G、量子信息、AR/VR等前沿產業發展的核心基礎，重塑全球科技競爭格局。中國憑藉在薄膜鈮酸鋰等核心材料領域的領先優勢，以及完善的光模塊產業鏈配套能力，有望在這場光子革命中實現「換道超車」，培育出一批具備全球核心競爭力的行業龍頭企業，推動我國光子產業實現高質量發展。

參考資料：

[1]行業研究報告：《2024-2031年全球光芯片產業發展白皮書》《中國光子芯片產業發展報告》；

[2]企業公開信息：英特爾、華為、中際旭創、濟南晶正、天通股份等核心企業年度報告、技術白皮書及產品發佈會披露內容；

[3]行業權威機構數據：中國電子元件行業協會、全球光通信產業聯盟（OIF）、國際半導體產業協會（SEMI）發佈的行業統計數據；

[4]科研機構與學術文獻：清華大學、華中科技大學、上海光機所、中科院等科研院所發表的相關學術論文、技術研究報告；

[5]政策文件：中國「十四五」科技創新規劃、美國《國家先進製造業戰略》、歐盟「歐洲光子旗艦計劃」等官方政策文件；

[6]市場調研數據：IDC、Gartner、艾瑞諮詢發佈的光模塊出貨量預測、光芯片投融資數據。

本文來自微信公眾號 「雲岫資本」（ID：winsoulcapital），作者：宋旭文 孫豪，36氪經授權發佈。