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陈海进 李雅文 行业研究 行业深度 电子行业深度报告：AI集群扩张下的光模块电芯片国产化机遇

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摘要

东吴证券认为AI集群扩张正推动数据中心互联架构从电互联向高速光互联演进，光模块电芯片价值量随之提升。 O-DSP与Driver/TIA分属数字与模拟两套技术栈：DSP以制程、算法论高下（先进工艺已至3nm），Driver/TIA则以带宽、噪声、线性度为核心，国产壁垒更高。 全球PAM4 DSP市场规模预计由2025年42亿美元增至2034年148亿美元（CAGR15.0%），数据中心占比44.7%；TIA、Laser Driver、PD市场到2033年将分别增至26.5、31.6、15.4亿美元。 竞争格局上Marvell与Broadcom凭借并购整合与系统级生态占据高端O-DSP核心，Driver趋于被DSP厂商集成、TIA则因须与PD协同而保持独立空间。 LPO短期难撼O-DSP地位，但长期将抬高Driver/TIA线性度要求，利好模拟电芯片价值重估。 国产标的方面，裕太微依托以太网PHY与SerDes能力具备向Retimer/DSP延伸潜力，澜起科技以全球接口内存芯片市占率36.8%居首及PCIe Retimer全球第二构建高速互联底座，优迅股份10G及以下产品位居世界前二并布局单波100G/200G TIA与Driver，一级市场橙科微50G已出货、400G/800G攻关量产，集益威聚焦112G量产与200G预研。

主要观点

  • AI集群扩张推动数据中心互联架构由电互联向高速光互联演进，光模块电芯片价值量随之提升。铜缆在高速传输场景下受信号衰减与功耗制约，光互联凭借高带宽密度、低损耗优势成为智算中心升级的重要基础。
  • DSP与Driver/TIA分属两套技术栈：O-DSP按制程、算法论高下（先进工艺已至3nm），Driver/TIA以带宽、噪声、线性度为核心，工艺分SiGe BiCMOS、InP HBT、CMOS三类。模拟电芯片国产壁垒高于DSP，护城河在于长期工艺迭代而非制程投入。
  • 接收侧TIA比发射侧Driver更难：TIA须与PD协同设计、且处于接收链路第一级放大位置，噪声将被后级逐级放大且无从补偿，决定了模拟电芯片国产替代壁垒高于DSP。
  • 全球PAM4 DSP市场规模预计由2025年42亿美元增至2034年148亿美元，CAGR15.0%，数据中心占比44.7%。
  • Marvell与Broadcom凭借并购整合、系统级生态与客户验证壁垒位居高端PAM4 O-DSP竞争核心。Marvell于2021年完成对Inphi收购，Broadcom通过收购LSI的SerDes IP团队形成核心光电组件自研能力。
  • 进入200G/lane代际后，竞争重点由速率转向架构、功耗与Driver/TIA集成方式。Marvell产品组合最完整（Ara/Ara T/Petra），Broadcom延续3nm路线（Sian3卡位200G/lane），MaxLinear以Rushmore 1.6T为核心目标支持sub-25W光模块。
  • Driver与TIA竞争格局分化：Driver趋于被DSP厂商集成吸收（Broadcom集成进单片PHY、MaxLinear合并设计），TIA因须与PD协同优化而保持独立市场空间。MACOM以448G/lane Driver维持高速领先。
  • LPO通过移除O-DSP降本降耗，但对Driver与TIA线性度要求抬高一个量级。短期内LPO难以全面替代DSP架构，更可能在极短距、scale-up等特定场景率先落地；一旦渗透率提升将成为模拟电芯片国产标的的潜在催化。
  • 2024-2033年全球TIA市场预计由12.5亿美元增至26.5亿美元（CAGR 8.7%），Laser Driver由14.5亿美元增至31.6亿美元（CAGR 9.1%），PD由8.2亿美元增至15.4亿美元（CAGR 7.1%）。
  • Broadcom Q2营收221.87亿美元（同比+48%），AI半导体收入108亿美元（同比+143%），与OpenAI、Anthropic推进多代xPU合作，计划联合投资方在2028年前部署超20GW算力。
  • 裕太微2026年定增拟募资13.61亿元，其中4.42亿元投向数据中心高速互联、6.18亿元投向汽车高速通信芯片，已实现2.5G及以下以太网物理层芯片规模化量产，未来具备向Retimer、DSP延伸潜力。
  • 澜起科技2024年全球接口内存芯片市占率36.8%居首，PCIe Retimer全球市占率10.9%位列第二，已成功研发32GT/s和64GT/s SerDes IP并推出PCIe 6.x/CXL 3.x Retimer芯片，提出创新DSP架构。
  • 优迅股份10G及以下速率产品2024年市占率位居世界前二，正沿'接入网—高速数据中心电芯片—硅光组件'路径升级，单波100G TIA与Driver已送样、200G启动研发。
  • 橙科微50G PAM4 DSP已出货，400G/800G计划完成量产，1.6T处于研发攻坚阶段；集益威已启动A股IPO辅导，聚焦112Gbps SerDes量产及200Gbps预研。

论述逻辑

  • AI集群规模扩张→GPU间数据交互需求增加→网络互连能力成为影响集群算效的重要因素→铜缆受信号衰减与功耗制约接近性能瓶颈→光互联凭借高带宽密度、低损耗优势成为智算中心升级基础→光模块电芯片（O-DSP、TIA、Driver）价值量提升。
  • 光模块由400G向800G、1.6T升级→高速链路信号衰减/串扰/误码问题突出→O-DSP需求沿'算力集群扩张—网络带宽升级—高速光模块放量—O-DSP需求提升'链条传导→同时Driver/TIA价值量随模块放量提升。
  • Driver/TIA为模拟芯片（壁垒在工艺经验与长期迭代）→TIA须与PD协同且处第一级放大位置、难度更高→模拟电芯片国产替代壁垒高于DSP（DSP可通过先进制程投入快速突破，模拟芯片需两至四年研发周期）→国产厂商处能力积累阶段。

关键展望

  • Marvell发布全球首款1.6Tb 2nm相干光学方案，计划于2026年内送样，并在Computex 2026现场展示51.2T CPO交换机。
  • NVIDIA对Marvell 20亿美元战略投资落地，双方宣布在光子器、光子学及NVLink Fusion领域扩大合作，进一步释放对Marvell光互联方案的需求。
  • Broadcom与OpenAI、Anthropic推进多代xPU合作，计划联合Apollo、Blackstone等投资方建立AI SPV平台，在2028年前部署超过20GW算力。
  • LPO一旦渗透率提升将成为模拟电芯片国产标的的潜在催化，重点跟踪Marvell 200G/lane TIA加laser driver芯片组在800G与1.6T LPO模块中的应用进展。
  • 橙科微后续重点跟踪400G/800G客户导入、量产节奏以及1.6T回片/验证进展；集益威重点跟踪112G SerDes量产、200G SerDes预研、400G/800G光模块客户验证及出货节奏。

推荐标的

  • 裕太微：A股高速有线通信及SerDes底层技术平台型公司，已实现2.5G及以下以太网物理层芯片规模化量产，2026年定增13.61亿元加码数据中心与车载，未来具备向Retimer、DSP延伸潜力。
  • 澜起科技：全球接口内存芯片龙头（2024年市占率36.8%居首），PCIe Retimer全球第二（市占率10.9%），自研32/64GT/s SerDes与创新DSP架构构成AI服务器互联升级重要底座。
  • 优迅股份：国内光通信前端收发电芯片稀缺龙头，10G及以下世界前二，单波100G TIA与Driver已送样、200G启动研发，沿'接入网—高速数据中心电芯片—硅光组件'路径升级。
  • 橙科微（一级市场）：国产PAM4 DSP核心代表，50G已出货、400G/800G攻关量产、1.6T处于研发攻坚阶段，强调PAM4 DSP与Driver单芯片集成。
  • 集益威（一级市场）：国产高速SerDes/混合信号平台型公司，聚焦112G量产与200G预研，已启动A股IPO辅导。

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