从光子集成迈向光电融合，光互联技术正沿着清晰的路径演进。广发证券通信行业深度报告指出，光在数据中心网络中的重要性日益凸显，其低损耗、大带宽、低成本的优势显著。硅光技术将在“设备-设备”（可插拔光模块、CPO）、“板-板”（PCIe光互连）、“芯片-芯片”（Optical I/O）三个场景加速渗透。短期看，可插拔硅光模块在800G及1.6T时代加速渗透（2028年市占率44%）；中期看，CPO预计26-27年逐步起量（2035年市场超12亿美元，CAGR 29%）；长期看，Optical I/O将解决芯片间互联瓶颈（带宽5-10倍、功耗<5pJ/b）。谷歌已在TPUv4中采用OCS全光交换（4096芯片互联），NVIDIA正在测试GPU光学NVLink连接，光互联正从“可选项”变为“必选项”，光电融合时代全面开启。
光互联三大场景：设备-设备、板-板、芯片-芯片
光连接将在数据中心多个层面加速渗透。第一层“设备-设备”：当前AI集群中光收发器90%以上用于InfiniBand和以太网连接（服务器-交换机、交换机-交换机），可插拔光模块是绝对主流，硅光模块正在加速替代传统分立式模块。第二层“板-板”：PCIe光互连是重要趋势，NVIDIA正在其研究集群中测试与GPU的光学NVLink连接。第三层“芯片-芯片”：Optical I/O是终极目标，将计算芯片和光引擎靠近或直接共封装在一个封装体内，解决“计算的最后一米”难题。谷歌已在其生产AI集群（TPUv4和TPUv5）中使用光收发器进行TPU之间核心间互连，NVIDIA正在推进光学NVLink，LightCounting数据显示部署在AI集群中的光收发器中有90%以上用于IB网络和以太网连接。
光互联三层次演进路径| 互联层级 | 当前方案 | 未来方案 | 代表企业/技术 |
|---|
| 设备-设备 | 可插拔光模块 | 硅光模块、CPO | 博通Bailly CPO |
| 板-板 | 铜缆/PCB走线 | PCIe光互连 | NVIDIA光学NVLink |
| 芯片-芯片 | 电I/O（铜互连） | Optical I/O | Ayar Labs TeraPHY |
OCS全光交换：谷歌TPUv4的实践验证
OCS（光电路交换）是光互联在设备级的重要应用。谷歌在其TPUv4和TPUv5网络中采用OCS技术，通过拓扑结构重构提高性能和可用性。谷歌TPUv4网络拓扑结构是由4096个芯片组成的3D Torus环面——4×4×4的TPUv4芯片互联形成立方体结构（64个TPUv4芯片+16个CPU主机在一个机架中），64个立方体用OCS光交换机连接组成4096个TPU的超级计算机。Palomar OCS为136×136端口（128端口+8个备件），48个OCS交换机连接每个立方体的48对电缆，对应6144个光模块，TPU与光模块比例1:1.5。OCS优势包括：适应未来速率升级（多次速率升级平滑过渡）、物理层可重构（适配不同训练任务）、高精度低损耗、节省硬件成本。当前OCS商用技术方案主要有DirectLight DBS技术和MEMS技术方案（谷歌为代表），MEMS反射镜阵列通过控制反射镜位置调解光路实现光路切换。
硅光→CPO→Optical I/O：技术演进的节奏判断
光互联技术的演进有清晰的节奏判断。短期（2025-2026年）：可插拔硅光模块是绝对主力——800G需求持续增长，1.6T进入放量元年，EML光芯片短缺背景下硅光方案补充交付缺口。中期（2026-2028年）：CPO开始渗透起量——博通Bailly CPO已证明功耗优势（降低70%），LightCounting预计2027年CPO端口占800G和1.6T端口近30%，在3.2T时代CPO与可插拔模块共存。长期（2028年后）：Optical I/O走向商用——Ayar Labs TeraPHY已完成技术验证，英伟达/AMD/Intel战略投资，芯片间光互联将彻底解决“计算的最后一米”难题。三个阶段相互衔接、部分重叠，共同构成光互联从“光子集成”到“光电融合”的完整演进路径。
投资建议与产业链受益方向
光互联技术演进为产业链带来多层次投资机会。广发证券建议重点关注：①具备硅光芯片设计能力、硅光模块量产能力的厂商——直接受益于硅光模块渗透率提升（24%→44%）；②对光电封装理解深刻且具有相关技术储备的传统光模块厂商——CPO时代封装能力成为核心壁垒；③MPO/MPT/MMC、FAU等无源连接环节技术储备丰富、客户资源优质的公司——CPO交换机中光纤连接价值量提升；④具备CW大功率激光器芯片量产能力的厂商——硅光模块和CPO均需要CW光源；⑤光学测试及耦合设备厂商——光互联复杂度提升带动测试设备需求。国内光通信公司在上述方向均有布局，在光互联浪潮中具备重要产业链地位。
