网络光学市场按细分领域的增长网络光子的机遇：提升数据中心供给 2网络光模块可插拔收发器市场快速增长主要是由超大规模计算器和电信公司推动的，尤其是随着人工智能的采用率增加。4根据麦肯锡分析，该市场到2029年有望以14%的复合年增长率扩张，届时在大行业增长的背景下，支持数据速率超过1.6Tbps的数据中心内部光市场（前端和后端）将显著扩张，复合年增长率可能超过30%，并可能达到约240亿美元。5麦肯锡分析表明，到2029年，超大规模企业将把大约87%的后端光器件迁移到800 Gbps及以上速度，其中1.6-Tbps收发器将占这种需求的40%以上（图1）。此外，数据中心互联（DCI），特别是前端城域网，其数据中心间互联距离不超过80公里的，预计将迎来最短期限的增长。这是因为高能耗需求挑战了大规模单一数据中心的可行性，导致多个数据中心协同工作，并推动DCI以预计34%的年复合增长率增长至2029年。6电信公司也在淘汰传统的网络技术“数据中心和能源行业如何满足人工智能对能量的需求，”麦肯锡，2024年9月17日。计算成本：一场7万亿美元的数据中心扩展竞赛麦肯锡季刊, 2025年4月28日。计算成本：一场7万亿美元的数据中心扩展竞赛麦肯锡季刊, 2025年4月28日。“人工智能基础设施：电信运营商的新增长点，”麦肯锡，2025年2月28日；“数据中心和能源行业如何满足人工智能对能源的渴望，”麦肯锡，2024年9月17日；弗拉基米尔·科兹洛夫，2024年4月市场预测, LightCounting, 2024年4月数据通信和电信用光收发器 2024, 洛亚尔集团，2024“人工智能助力：扩展数据中心容量以满足不断增长的需求，”麦肯锡，2024年10月29日；对数据中心内部、城市间数据中心和长途数据中心的需求进行预测；数据通信和电信用光收发器 2024, 雅服集团，2024年5月；麦肯锡分析；光传输报告(前端), dell’oro, 2024.数据通信和电信用光收发器 2024,Yole Group,2024年5月。增长是指400-Gbps或更快的收发器。加权平均值约为34%。尽管计算性能持续逐年提升，部分得益于GPU的进步和AI特定应用专用集成电路的普及，网络性能却没有以同样的速度增长。但AI工作负载需要大量数据传输来训练模型和提供实时推理。因此，网络已成为超大规模企业和所有AI行业客户的关键差异化因素。结果，网络光器件的供应短缺和性能不足会影响所有数据中心，无论其配置如何（参见边栏，“理解网络光器件和数据中心光器件配置”）。
网络光学是任务关键随着人工智能市场的持续繁荣，计算能力——运行数据中心所需的硬件、处理器、内存、存储和能源——正日益成为关键性全球资源。到2030年，数据中心为满足计算能力的需求，全球可能需要67万亿美元。随着人工智能市场的高速增长和技术进步，产业动态正在变化解决这些短缺需要行业标准、合作、产能扩大，并需要大量资本支出投资，以确保到2030年具备必要的产能。2所需资本支出金额取决于数据中心的位置以及所涉及的建造类型——改造、新建或扩建。本文探讨了网络光学技术的当前趋势以及影响更高数据速率收发器生产的市场因素。它说明了行业领导者今天如何行动以缓解组件供应瓶颈，并帮助实现支持日益增长的AI采用所需的基础设施的持续建设。1234年5月。56推动人工智能和数据中心基础设施建设的相关组件。为了传输人工智能训练和推理所需的庞大数据量，超大规模计算公司和其它数据中心运营商需要增加对能够达到800吉比特每秒（Gbps）甚至1.6太比特每秒（Tbps）或更高速率的光模块的访问权限。1但是这些关键组件在短期内可能供不应求：据麦肯锡分析，800-Gbps收发器的产量预计到2027年将比需求低40%至60%，而1.6-Tbps收发器的供应短缺预计将一直持续到2029年，短缺幅度为30%至40%。
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可插拔的超大规模收发器需求预测，按带宽，千台2024年4月市场预测，LightCounting，2024年4月；数据通信和电信光收发器2024，Yole Group，2024年5月；麦肯锡分析麦肯锡公司Web <2025>抱歉，您未提供需要翻译的markdown源文本。请提供要翻译的文本，我会将其翻译成简体中文，同时保持公式符号不变。高带宽收发器需求将持续增长并在2029年发生巨大变化。前端城域光市场正因采用相干零色散移位距离（ZR/ZR+）收发器而快速发展，这些收发器具有高速率。历史上，相干收发器在电信行业中的数据速率一直保持在400 Gbps或以下。7然而，由于人工智能训练和推理需要低延迟互连，7Bo gowen，“相干光十周年：它是如何诞生的”，ciena，2018年3月9日。8数据通信和电信用光收发器 2024，Yo le 集团，2024年5月。例如时分复用、专用互联网协议以及直接互联网，而非波技术。这种转变需要能够适应流量增长以及流量聚合和技术变化的宽带收发器。清单1 展示 <1> 的 <3>
7,0000.5%202135%13%52%
14,00028,0001%202520293%41%48%46%42%12%6%网络光学中的机遇：为数据中心提升供应 3数据中心运营商正在部署高速相干收发器并投资高速光纤基础设施以连接数据中心集群。大约一半的城域段使用400-Gbps ZR和ZR+收发器；到2029年，市场可能迅速转型，800-Gbps ZR和ZR+收发器及以上将占据约70%的市场份额。8与此同时，由于成本敏感，传统的电信终端用户更倾向于使用数据率较低的解决方案，而不是跟随数据中心采用先进的数字信号处理（DSP）技术。随着前端城域光市场的持续快速扩张，新的OEM玩家正在进入这一细分市场，由激光供应商的纵向整合引领。
收发器包括以下类型：理解网络光学和数据中心光学配置—数字信号处理 (DSP):一个基于硅的芯片，用于处理和改进传入的光信号网络光学包括数据中心内的光收发器、相干零色散移位范围（ZR/ZR+）光收发器以及长途复用器。光收发器将电信号转换为光信号，反之亦然，使网络设备之间通过光纤链路实现高速通信。—可插拔。这些是插入网络设备中的模块化收发器。它们以易于实施和服务性而闻名。—主动光缆一种预先组装的系统，由两台收发器通过光纤电缆连接而成，由于固定长度的电缆，主动光纤电缆通常成本较低，并且用于较短的距离。光模块依赖于多种组件和技术：—硅光子学 (SiPh):一种将所有光学组件（除激光二极管外）集成到单个硅芯片上的技术；很少有公司能够在SiPh中完全集成光学与激光。—电吸收调制激光器：单片激光芯片上集成了磷化铟（InP）边发射激光器和电吸收调制器（EAM）—共封装光学 (CPO)这种收发器将光引擎直接集成在逻辑或网络芯片中，显著减少了数据必须传输的距离—从而提高了能效
网络光学中的机遇：增强数据中心供应4—地铁互联数据中心光学（前端）：光学连接距离小于或等于80公里彼此的数据中心—相干度降低光学这项技术通过简化相干设计同时保留关键性能优势，为短距离传输（如数据中心互联和中型数据中心前端光传输）提供了具有成本效益的低功耗相干传输。—长途数据中心到客户的光学（前端）：光连接数据中心到最终用户或远程站点，距离超过80公里—相干数字信号处理。为了更远距离的光网络性能最大化，这项技术将DSP与相干探测相结合，以增加对输入信号的精度和特征化，从而提高信号质量和容量。数据中心的光学配置和功能根据其服务的客户、提供的服务以及所在位置而有所不同。通常，这些配置可以分为三种类型：—数据中心内部光学（后端和前端）：单个数据中心内部使用的光链路，包括服务器、交换机和机架之间的连接光模块及其各种组件对于支持数据中心光学（展示）在各种配置中的容量和性能至关重要。
光学技术自2018年以来随着采用400吉比特每秒（Gbps）收发器而迅速发展，这是高速数据中心的基础。尖端技术正迅速成为主流技术。除了800-Gbps和1.6太比特每秒（Tbps）带宽收发器，进步还包括以下内容：—复用器（MUX）和分用器（DEMUX）线路系统这些系统极大地提高了长途线路系统的容量和效率。一个合波器将多个输入数据流聚合为一个能在一根光纤中传输的多波长信号。一个分波器然后将多波长信号分解为单个数据流。提高数据速率。未来的CPO版本旨在通过在芯片上添加一个激光二极管来实现完全集成。当前技术依赖于可插拔激光器用于CPO。—相干ZR收发器。这些收发器通过使用相干光学技术，在400 Gbps或更高速度下实现高容量、节能的传输，从而最大化现有可插拔技术在更远距离上的性能。—相干 CPO。相干CPO通过将光学与芯片集成在紧凑型封装中，显著降低延迟并提高能效。这些要素对于能源消耗和整体密度是关键的关注点的大规模数据中心至关重要
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网络光学中的机遇：提升数据中心供应 5电吸收调制激光器的不足可以在一定程度上通过提高硅光子学和连续波激光器的生产来缓解。
202720282029–900–1,5006,5004,0008,100–1,2001,0007,5003,50010,800–3,5002,2009,0005,00012,7002027202820295,0009,000800–7,0007,8003,50011,0004,500–8,00011,0001,00012,00010,000–8,00015,000平台，”Yole Group，2024年11月；数据通信和电信光模块2024，Yole Group，2024年5月；麦肯锡分析。网络光学中的机遇：提升数据中心供应 6供不应求过剩麦肯锡专有网络光学模型；世界晶圆厂预测，SEMI，2021-24；“硅光子2024 - 重点聚焦SOI、SiN和LNOI这种不足可以在一定程度上通过提高硅光子（SiPh）和连续波（CW）激光的生产量来解决，以满足对1.6 Tbps及以上的收发器日益增长的需求。制造，精密的光学对准，封装复杂性，以及在高波长下所需严格的性能公差。随着对高速率光学器件的需求加速，基于InP的EML供应日益受限。到2026年，短缺可能达到17%，预计短缺将持续到2027年下半年（图2）。9个体激光技术的供应动态将对高带宽光收发器的供应产生最大影响。硅光子学。来源：麦肯锡专有网络光学模型；世界晶圆预测，SEMI，2021–24；“硅光子学2024 - 聚焦SOI、SiN和LNOI平台”，Yole Group，2024年11月；
20241,2005004001,2003,30020241,5005,500–3,500–103,490麦肯锡公司可插拔收发器供应充足，2024–29，千台Web <2025>通过激光技术VCSELs¹EML²DML³SiPh⁴总计按带宽≤200 Gbps400 Gbps800 Gbps1.6 Tbps总计网络光器件生产中的潜在瓶颈磷化铟（简称InP）基电吸收调制激光器（EML）被广泛应用于所有带宽的收发器中。数据中心光器件的InP基EML生产主要集中在全球三到五家厂商。制造工艺高度专业化且复杂，尖端和高速EML设计的历史良率较低——尤其在早期生产阶段。麦肯锡分析表明，由于晶圆级面临的挑战，良率可从50%范围到低至15%。图 2 附件<2>中的<3>1垂直腔面发射激光器。2电吸收调制激光器。3直接调制激光器。4麦肯锡分析
20252026–2,500–4002,5003,3002,900–2,000–2,0004,0003,3003,300202520261,3007,000–5,000–2003,1003,2007,500–6,000–1,5003,200
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网络光学中的机遇：提升数据中心7的供应网络光供应链的垂直整合和全球转移当用于硅光(SiPh)时，连续波(CW)激光可以替代多个独立的InP激光器；事实上，一个CW激光可以为两到八个（或更多）信道供电，具体取决于架构。
