1、高速互联行业基础与核心技术
企业业务与行业底层逻辑:涛润为未上市高端模数混合半导体厂商,核心业务聚焦基础设施连接领域,布局无线、光通、工业、汽车四大应用领域,核心技术覆盖ADC、Serdes、时钟、射频等领域。相关技术从研发到发展、再到追赶全球先进水平并非短期可实现,技术突破需要长期工程化积累与底层技术攻关,无法仅通过堆人、堆资金快速落地,涛润当前研发的相关产品多数上市公司也难以落地。从行业底层逻辑来看,连接是各代基础设施的核心支撑,海外企业博通长期深耕底层基础设施互联互通领域,未错过电信时代1G/2G、3G/4G、云计算、AI等各代基础设施浪潮,成长性长期稳定,核心原因就在于所有代际性的技术进展都离不开底层连接与互联互通支撑。AI本身属于基础设施代际升级,对应连接类产品也属于既有技术的延伸与基础设施的更新范畴,连接始终由底层技术驱动,是行业发展的核心基础。
高速互联行业定位:AI基础设施投资分为算力、存力、运力三大板块,当前市场对算力、存力的关注度较高,运力领域的价值被多数市场主体忽视。如果将算力比作AI系统的大脑,运力就是支撑数据传输的血管,是AI系统不可或缺的核心组成部分。在当前算力集群化的发展趋势下,运力已经成为行业发展的核心瓶颈:若存在制程、规模层面的差距,需要通过搭建大规模算力集群提升算力水平,而算力集群涉及数据机房内部、不同数据机房之间的大集群互联互通,全流程都需要运力领域厂商提供底层技术赋能。高速互联是AI时代的关键底层基础设施,同时也是各代基础设施升级的必由之路,核心原因在于所有信号从A点传输到B点都需要互联互通能力支撑,无论是机房内部交换、机房外部交换,还是各类场景下的设备连接,本质都是互联能力的体现,在各类计算架构下都是必不可少的核心环节。
高速互联技术底座:高速互联主要分为有线通信和无线通信两大类,传统属于ICT大基建范畴,此前在云计算阶段未受到足够重视,当前在AI领域的战略地位已得到显著提升。高速互联技术经历了从电交换、IP交换到光交换、光连接的逐步演进,对应基础设施能力持续升级,相关价值在AI场景下被进一步发掘。其中有线通信覆盖国家级骨干核心节点互联、数据机房内部(交换机、GPU等设备)互联、家庭及企业级接入网等全环节,各场景均需要光连接支撑;无线通信当前面临高带宽需求瓶颈,面向6G、卫星通信(星地、星间互联)、家庭WiFi等场景均需要相关技术支撑。信号传输的本质是实现信号跨空间搬运,核心目标是实现信号在各类介质中的高速、低功耗、无损传输,底层核心技术为ADC与Serdes,全球头部底层连接厂商均在这两项技术上有深厚积累,技术落地需要解决工程化、量产化问题才能实现商用价值。信号传输的核心流程为通过模数转换将声、光、电、温度、电磁等模拟信号转为数字信号供芯片处理,完成处理后再通过数模转换转回模拟信号输出,模数/数模转换能力、信号接口能力是制约数据传输效率的两大核心瓶颈。
2、光通信电芯片产业链地位
光通信电芯片功能定位:光模块核心可拆分为光芯片、电芯片两大核心部分,其中光芯片包含硅光、EML等各类光器件,电芯片为独立于光器件的纯电路类芯片。光连接需求覆盖从机器内部、机架内部、机架之间、机房之间到家庭接入的全场景,无论是数据中心部署还是未来产业应用升级,光传输需求都是刚性刚需。电芯片的核心功能是对光传输及光发送过程进行校准:光信号在中短距、长距等任何传输场景下都会产生色散及信号变化,电芯片的作用就是尽可能无损还原传输过程中产生色散变化的光信号,保障光传输的稳定性,该功能是所有光传输场景必不可少的组成部分,是光互联互通环节的核心支撑部件。
行业竞争与国产化现状:在AI基础设施的价值构成中,算力占整体投入的大头,而在互联互通环节,交换机与光连接均占据重要地位。当前全球光连接底层电芯片行业呈现高度集中的垄断格局,99%以上的市场份额由博通、Marvell两家海外厂商占据,国内真正具备光连接底层芯片研发能力的厂商屈指可数,该领域的商用国产化几乎为0。电芯片是光模块BOM构成中与主光并列的两大核心方案选择锚点,价值占比突出,作为光传输网络的核心基础部件,当前国内该领域尚无成熟的商业化本土供应方案,有着强烈的国产化替代诉求,是未来国内光通信产业链实现自主可控的重要突破方向。
3、光通信DSP芯片产品分类
长距DSP产品特性:长距DSP的核心应用场景包含国家级骨干网(如北京、上海、深圳等城市之间的互联互通)、数据中心互联互通两大方向。其传输距离覆盖范围广,典型传输距离以几十公里为主,最远可传输数百公里,甚至达到1500公里以上。该类芯片的技术核心为超高速ADC及配套的均衡等相关算法,底层研发高度依赖强模拟技术能力,若无过硬的模拟技术支撑无法完成产品研发。当前海外供应商占据主导,主要厂商包括博通、思科旗下Akasha公司、Infin,海外的长距DSP应用进度领先于国内,核心原因是海外数据集群规模更大,该类芯片整体需求量不大,但单体价值量极高,是集群之间互联互通必不可少的最关键芯片。国内长距DSP的需求锚点为国家信息基础设施的更新迭代,具体包括2025年起国内骨干网将启动第一代400G部署,后续逐步迭代至800G、1.2T的骨干网迭代规划,以及数据中心之间的互联互通需求。
短距DSP产品特性:短距DSP的核心应用场景为数据中心内部互联,传输距离普遍在几公里以内,部分场景仅为几百米甚至几十公分,是当前光模块厂商出货产品中的核心芯片之一。该类芯片的技术核心为SERDES,当前400G、800G等短距传输产品的核心为单端口112G SERDES。SERDES属于模数混合的IO接口电路,同时集成数字电路与模拟电路,核心功能是完成串并、并串转换:接收侧将接入的高速单线串行数据流转换为4路或8路并行数据流,满足芯片内部高速运算的需求;运算完成后再将并行数据流转换为串行数据流对外发送,有效降低传输时延。高速传输场景下SERDES需要满足插损、信噪比等多方面要求,速率越高技术难度越大。芯片架构中需要匹配不同光口、电口的需求配置不同性能的SERDES,要求厂商在多类SERDES技术领域均有技术积累才能完成产品研发。当前短距DSP核心的SERDES技术由海外供应商占据绝对主导地位,国内可实现相关产品落地的标的稀缺,市场关注度多集中于光模块公司及相关配套方案。
4、光模块DSP产品演进趋势
DSP产品演进逻辑:a. DSP作为通用品,需适配市面几乎所有不同光器件,包括硅光、VXL、EML等,因此无论接口是否自带驱动,都需具备对外部驱动的适配度,这是DSP接口层面的核心特性。
b. 海内外光模块速率发展存在明显时间代差:400G技术已较为成熟,海外400G基本退出主流,国内仍以400G为当前主流;2026年国内800G光模块占比将逐步提升,海外800G已为绝对主流,甚至1.6T也已进入相对主流状态,目前400G、800G、1.6T均已具备商用落地条件。
c. Serdes速率提升是光模块代际演进的核心逻辑:光模块速率代际演进本质是Serdes的迭代升级,400G模块由4路100G Serdes构成,800G模块由8路100G或4路200G Serdes构成,同时需适配两端交换机和服务器的单体接口数量与规模,速率和代际升级的本质是更高级Serdes接口的应用;Serdes并非纯模拟器件,内部集成了数字算法、模拟均衡、ADC能力等技术。
d. 未来3.2T产品的主流技术方案为PAM4:3.2T产品大概率采用单路400G Serdes方案,对应技术路线包括PAM4、PAM6、PAM8以及正交调制等,当前业界主流选择为PAM4,其余方案虽有应用,但会带来功耗、额外芯片等方面的开销,并非最优选择;当前DSP为全进全出的独立单体,独立于交换体系和GPU服务器之外,采用可插拔模式,属于完整的FRO方案,后续还有更多新型变种方案待推出。
5、光模块新兴技术方案分析
LPO方案特性分析:光模块各类衍生方案的核心底座保持统一,数字、模拟部分的功能与性能要求未降低,市面差异化方案仅为形态调整与功能点修正的产物,其中LPO是此前市场关注度较高的技术方向之一。LPO即直驱方案,核心逻辑为将光模块内的DSP功能集成至交换机芯片中,移除光模块内的DSP芯片,该方案并非取消DSP相关功能,而是将功能转移至交换机侧,由博通等具备全生态支持能力的厂商提供相关能力,博通的Serdes与ADC能力为全球公认顶尖水平,可在十几二十公分的短距离内将Serdes插损控制在较低水平,保障链路在无内置DSP的情况下仍可正常运行。该方案的优势为可降低光模块的成本与功耗,但性能存在明显局限:一是传输距离短,仅支持20公分左右的传输,超过该距离需要桥接且会产生性能损失;二是速率适配能力差,当单通道速率提升至200G Serdes时,LPO方案几乎不可用,技术演进可行性不足。此外还有LRO方案,属于部分保留DSP功能的折中版本,仅保留发射侧的DSP功能,可将DSP功耗降低一半,但适配距离与应用场景存在明显限制,仅能在发送侧实现较好的性能补偿,接收侧无法支持较远传输距离。当前仅Meta少量应用LPO方案,对比传统全功能DSP方案的全场景无限制适配优势,LPO方案不会成为未来主流应用方向。
CPO与NPO方案分析:CPO是光电合封方案,纯技术层面具备较高完善性,核心逻辑是将光引擎与GPU、交换机等芯片紧密耦合,仅需7DB的插损即可支持运行,传输距离仅为几公分。该方案的核心瓶颈并非纯技术层面,虽然对Serdes与ADC有一定要求,需要超短距性能优异的Serdes提供支持,但更大的限制来自两方面:一是封装工艺瓶颈,当前尚未形成成熟的封装体系与模式;二是工程化、工业化应用难度高,光引擎直接焊接在芯片上,单价较高,比如64路光方案,任意一路光损坏都会导致整个芯片报废,大幅提升后期运维与管理成本。目前各大厂均在全力推进CPO方案,落地进展较多,但预计实际商用还需2年时间,即2028年。NPO是介于CPO与传统DSP方案之间的折中修正方案,属于近封装而非完全共封模式,对Serdes的插损要求放宽至10DB,可支持更远的传输距离,无需与核心芯片完全耦合,采用外置可插拔光引擎设计,物理上仍接近ASIC、交换机、GPU等芯片。该方案的优势十分突出:一是可降低传统可插拔光模块的功耗,性能表现优异;二是规避了CPO紧耦合带来的产业应用障碍,光引擎损坏后可直接更换,大幅降低运维难度与成本,是性能、成本、运维多维度的平衡方案,当前大厂对该方案的需求较为刚性。各类光模块新兴方案的核心支撑均来自Serdes、ADC技术进步,以及数字、模拟层面的校准与均衡能力优化。
6、无线互联芯片行业发展情况
无线互联需求与产业链:当前时代下,端侧AI发展将拉动无线互联带宽需求提升,带宽性能升级是产业演进的重要方向。无线通信产业链可分为三大环节,不同环节的厂商布局与价值特征差异明显:一是基带环节,聚焦数字信号基带传输领域,二级市场相关标的较多,布局厂商相对丰富;二是射频前端环节,涵盖PA滤波、开关等产品,布局厂商数量更多,但该环节产品在产业链条中的价值量相对偏低;三是射频收发芯片环节,当前布局厂商相对较少,同时该环节是无线通信系统带宽性能提升的核心瓶颈,若该环节技术无法突破,整个带宽系统的性能升级将缺乏基础支撑。从应用场景来看,卫通、激光通信、星地星间通信等场景相关核心元器件具备较高的价值量,是产业发展的重要关注方向。
无线芯片技术难点分析:无线互联芯片的核心技术底座为高速高精度ADC,相关产品是集成高速高精度ADC、锁相环等基础模拟器件与数字算法的大型SoC,其中高速高精度ADC、超高速ADC是模拟领域最难突破的技术点,也是国内芯片设计领域核心卡脖子环节。该技术的难点并非单一指标的实现,而是需要真正满足通信场景的严苛需求才能实现产业化应用,需要长期技术积累才能突破。另外,WiFi7及后续演进的WiFi8等高集成度高速射频收发芯片的设计难度同样极高,为了实现低功耗、低成本、高集成度的目标,这类芯片需要将射频前端与射频收发功能完全集成,在高带宽、高阶调制的要求下,产品研发难度远高于普通消费级芯片,当前具备相关产品量产能力的厂商凤毛麟角,市场上很多相关概念的产品并未实现高集成度与高带宽性能的兼顾,产业壁垒极高。
7、高速互联行业发展与国产化展望
行业核心技术底座梳理:高速互联落地需从底层芯片层面突破核心基础能力,包括ADAS与Service设计能力、有线光通底座搭建与工程化能力、无线核心元器件技术节点耦合工程化能力,这是支撑互联互通产品落地的核心前提。当前基础设施底座芯片是行业布局的核心方向,相关产品布局看似分散离散,实则核心逻辑统一围绕“连接”展开,可覆盖全场景互联需求:无线连接领域涵盖星地连接、星间连接、WiFi等场景;有线连接及上层接入场景覆盖接入核心网、核心网接入骨干网、数据中心内部等环节,可支撑光通DSP、Retimer、PCIe switch、代际间chip to chip互联等多类产品的研发。底层核心技术具备通用性,筑牢完备的技术底座即可为全场景互联芯片研发提供能力支撑,是当代及下一代互联互通产业发展的核心基础。
行业发展与国产化建议:互联互通领域的各类技术方案均由实际应用需求衍生,底层核心技术点的突破将支撑不同种类的产业应用方向落地,也可支撑单一产业应用方向下不同技术方案的迭代。具备完备的底层技术底座后,相关技术方案可灵活衍生,仅需完成产品化和工程化环节即可落地,无需被市场各类概念混淆,本质上各类技术方案和对应产品都具备其专属的应用价值,应立足实际需求判断技术及产品的可行性。当前国内互联互通底层基础设施芯片领域仍处于追赶阶段,从技术发展逻辑来看,技术突破的核心在于匹配产业应用的发展节奏,行业应着力推动下一代基础设施底座芯片的真正国产化,打通底层技术的自主可控路径,支撑国内全场景互联产业的健康发展。
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