LPO：光模块新一代技术路线，产业格局梳理
当前AI 算力需求爆发带动光模块放量，AI 服务器对于底层数据传输速率和延时要求非常苛刻，需要更高速率的光模块匹配。随着800G以及后续1.6T等速率的升级，将带动光模块相关技术路线的前瞻研发与迭代升级。
作为AI算力产业链中国产化程度最高的环节之一，光模块技术储备前沿核心产品，CPO和LPO等新一代技术在降低光模块成本及功耗上作用显著，有望成为性价比最高的选择，以及未来最有潜力的技术演进路径。
相比于CPO而言，LPO仍然采用可插拔模块的形式，其可靠性高，维护方便，可以利用成熟的光模块供应链，并未像CPO进行较大的封装形式革新。
同时，LPO方案成本优势突出，满足AI计算中心短距离、大宽带、低延时要求，同时能够大幅减少系统功耗。相比于可插拔光模块，LPO的功耗下降约50%，与CPO的功耗接近。
以上这些都成为LPO方案受到关注的原因。
LPO光模块相比传统可插拔光模块可大幅降低功耗：
光通信行业市场调研机构LightCounting预计，使用基于SiP的光模块市场份额将从2022年的24%增加到2028年的44%。该机构认为，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。
01
LPO行业概览
LPO(Linear-drive Pluggable Optics)是线性驱动可插拨光模块，在数据链路中只使用线性模拟元件，无需DSP或者CDR芯片。
目前高速传统光模块中通过DSP（高速数字处理芯片）对高速信号进行信号处理。
DSP拥有数字时钟恢复功能、色散补偿功能（去除噪声、非线性干扰等因素影响），因此可以较低误码率实现信号恢复。
DSP虽然功能非常强大，但也带来了很大的功耗和成本开销。例如400G光模块中用到的7nm DSP, 功耗约为4W，占到了整个模块功耗的50%。
通过LPO线性直驱的技术把DSP替换，使用高线性度、具备EQ功能的TIA和DRIVER芯片，比传统的DSP解决方案大大降低了功耗和延迟。
这种低延迟传输能力十分有利于当前机器学习ML和高性能计算HPC等领域交换机之间，数据中心交换机到服务器和GPU之间的短距离传输应用。
其系统误码率和传输距离较短的问题，在AI计算中心短距离应用场景下解决，较为适合AI大模型预训练场景，在AI时代有望加速落地。
同时，DSP价格较高，在400G光模块中，DSP的BOM成本约占20-40%。
LPO的Driver和TIA里集成了EQ功能，成本会较DSP上浮少许，但LPO方案还是可以将光模块成本下降许多。因此，LPO的低价格特性也望在800G时代实现大放量。
LPO技术路线：
资料来源：EDN电子技术设计
02
LPO市场格局
光通信行业知名市场机构 LightCounting 公布了最新版 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。
根据榜单，中国光模块厂商 2010 年仅有武汉电信器件有限公司（WTD，后与光迅科技 合并）入围；2016 年，海信宽带、光迅科技两家入围；2018 年，依然只有海信宽带、 光迅科技两家入围。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。
全球光模块TOP10榜单：
资料来源：LightCounting
可以看出，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不断提升。
硅光、CPO、LPO 等前沿技术有望成为未来竞争着力点，二线厂商有望在新技术领域实现赶超。
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LPO市场格局方面来看，目前国内厂商新易盛、剑桥科技等已发布相关产品，旭创科技（中际旭创全资子公司）、华工科技等已有技术储备和产品开发，海信宽带推出了800G线性互联光缆。
新易盛在LPO技术领域已深入布局，实现基于LPO方案的800G光模块产品以及单波200Gbps 技术的800G光模块；剑桥科技目前已有LPO产品在个别厂商小规模试用，预计在2023年7月和9月向国内外客户送样测试各种类型的LPO光模块，预计在 2023年第三季度开始样品小批量发货；中际旭创在LPO方面已有技术储备和产品开发，并组建了LPO项目团队；华工科技拥有自主开发的硅光技术，针对LPO技术已研发立项；仕佳光子激光器芯片等产品能够配合LPO技术产品的相关功能要求实现更高性能。
高线性度的TIA、Driver芯片作为LPO技术的核心零部件，目前有Macom、Semtech、美信等主要供应商，博通也在推进相关产品研发。剑桥科技与Macom深入合作，且正在向微软供货高速光模块。
同时，北美云厂商正在积极扩充算力资源，未来微软、Meta、AWS、谷歌都有可能逐步接受LPO方案。
值得注意的是，LPO方案需要和交换机进行配合，对光模块厂商在产业内上下游合作协同要求更高。当前不光是高速光模块公司，包括交换芯片厂家、交换设备厂家、超算公司都在积极投入，整个业界的上下游都在关注LPO进展。
从综合性能来看，光电共封方案（CPO）在综合性能上表现最优，是有望最有潜力实现高集成度、低功耗和低成本的封装方案。但是由于目前的技术与产业链尚不成熟等原因，短期内难以大规模应用。而线性直驱方案（LPO)更易实现且同时具备功耗低、低延迟等优势，能够高度契合 AI 计算中心短距离、大带宽、低功耗、低延时的需求，短期内更容易实现，但是在未来更长距离以及更高速率方案的可行性可能存在一定的挑战。