AI光器件产能告紧缺磷化铟材料成算力扩张硬约束
科技专栏 2026-10-18 10:10
财湃新闻 长期以来,全球AI算力产业的聚光灯始终集中在GPU、HBM和先进封装等核心环节,行业普遍将GPU视作AI算力的核心支撑,但近期产业链传递出的信号显示,制约数据中心大规模扩张的约束条件已经发生明显转移,原本负责算力集群数据传输的高速光器件,反而比GPU更早出现全面售罄的情况,光互连正在成为AI算力落地的下一个硬约束。
全球光通信核心龙头Lumentum的产能状态是本轮光器件供需紧张的典型缩影。该公司首席执行官迈克尔·赫尔斯顿此前在东京接受专访时透露,当前公司全部AI光学器件产能已被客户提前预订一空,订单覆盖至2029年初,部分高端产品到明年仍有约70%的市场需求无法被满足,另有部分主力产品到2028年依旧存在30%的供给缺口。值得注意的是,今年4月赫尔斯顿还对外表示,公司将在两个季度内耗尽2028年的产能,短短半年之后,这一时间点就被修正为接近2029年,售罄并非一个静态的时点,而是一条随着需求持续走高不断向后推移的曲线。
据彭博报道,Lumentum已经没有AI光学器件可以再对外销售,未来三年左右都将维持产能全部锁定的状态。Insider Finance相关报道显示,部分下游客户已经开始为2030年的供应提前锁定订单,未被满足的需求全部来自已经确认的排产订单,而非意向性询价。资本市场也对这一确定性稀缺做出直接反应,据AInvest报道,Lumentum股价单日上涨5%,报1100美元,分析师平均预计,公司今年销售额将增至去年的两倍以上,下游买家正在为稀缺产能的确定性支付溢价。

AI架构迭代推高光器件刚需量级
GPU之间、机柜之间、数据中心之间的海量数据交换,全部依赖光模块完成电信号与光信号的双向转换,而模块内部真正负责发光的核心部件,就是激光器芯片。随着AI集群规模持续扩大,光模块的速率迭代速度不断加快,从传统的400G、800G快速向1.6T、3.2T推进,迭代周期也从原本的三至四年大幅压缩到两年左右。TrendForce预计,2026年全球光模块出货约7000万支,其中800G及以上速率的产品超过5200万支,具体来看800G产品约4100万支,1.6T产品约1100万支。
AI算力集群的架构变化直接抬升了光器件的需求配比,GB200时代,GPU与光模块的配比大约为2~3:1,到新一代架构下,这一配比进一步提升至4~6:1,搭建万卡AI集群时,光器件的需求是成倍增长,而非线性增加。过去一台服务器仅需配置少量光模块,现在AI超算内部每一颗GPU都需要高速互联支撑,光模块已经从过去的可选配件,转变为算力集群正常运行的刚需耗材,没有高速光模块的支撑,再多GPU也无法完成协同工作,整个算力集群只会成为一堆孤立的芯片。
高盛已经将2026至2028年全球光收发器出货量预测分别上调21%、31%、31%,其中800G及以上和1.6T及以上速率产品的上修幅度更高。高盛数据同时显示,2026年全球200G EML光芯片需求达到1.5亿颗,但有效产能仅为5000万颗,缺口超过60%,其中1.6T产品的缺口表现尤为突出。LightCounting预计,全球光模块市场2024至2029年将以22%的年复合增速扩张,2029年市场规模突破370亿美元,2030年升至414亿美元,其中应用于AI集群的以太网光模块销售额预计2029年达到120亿美元。中际旭创年报引述的预测则显示,2026年800G与1.6T光模块合计市场规模约146亿美元,占整体数通光模块市场的64%左右。
磷化铟材料构成核心产能约束
光器件的产能紧缺,核心卡点并非下游的模块组装环节,组装环节的扩产速度相对较快,真正的供给瓶颈集中在上游核心材料磷化铟。800G、1.6T光模块和CPO架构所依赖的激光器,核心材料就是具备直接能隙特性的磷化铟,这种材料无法像硅基芯片那样依靠巨额资本开支快速复制产能,当前磷化铟晶圆仍以3英寸、4英寸为主,铟原料本身就是锌矿冶炼的副产品,供给天然受限,同时相关材料还被纳入中国出口管制范围,进一步收紧了全球供给空间。
行业测算数据显示,磷化铟新产能从晶体生长环节推进到稳定量产,通常需要两至三年以上的时间,叠加漫长的下游客户验证周期,整个扩产流程的周期被进一步拉长。Lumentum首席执行官迈克尔·赫尔斯顿公开表示,建设新的产能需要三至五年时间,即便企业投入大量资源推进扩产,新增产能的释放节奏也很难跟上下游订单的增长速度。当前全球磷化铟衬底的供需缺口已经超过70%,2026年全球磷化铟衬底需求预计达到260万至300万片,但有效产能仅约75万片,高端4英寸产品获取难度极大,价格已经在过去一年暴涨250%以上,一衬难求的局面进一步限制了整体产能的释放。
除了磷化铟材料之外,产业链的供给约束还在持续向更多环节扩散。当前EML光芯片的供需缺口已经超过30%,订单普遍排至2028年,1.6T产品使用的EML芯片缺口比整体水平更大。DSP电芯片的紧缺度达到50%至60%,北美云厂商直接指定DSP供应商,导致供应来源高度集中,替代弹性十分有限,其中1.6T光模块必需的3nm DSP制程门槛极高,无法依靠普通的模块产线扩产快速解决,即便下游组装产能充裕,3nm DSP供给跟不上,整体有效产能的释放仍然会被直接抑制。此外法拉第旋片全球90%的产能由美日企业垄断,交付周期从原本的8至12周延长至18至24周,进一步放大了全产业链的供给压力。

长约模式与地缘因素放大供需缺口
为了锁定核心光器件的稳定供给,全球头部算力企业已经提前采取行动,英伟达已经分别向Lumentum与Coherent两家核心光器件厂商各投入20亿美元,直接锁定CW激光器、EML芯片等核心器件的远期产能。云服务商也普遍采用预付款和长约的模式,主动承担部分上游厂商的资本开支风险,原本在HBM、CoWoS环节流行的“先付款、后交货”模式,已经复制到光器件领域,头部大厂直接锁死远期产能,中小客户根本无法拿到现货资源。
从行业整体格局来看,全球能稳定量产高端EML激光器的厂商屈指可数,核心光芯片的供给高度集中,进一步加剧了供需失衡的态势。中际旭创与新易盛两家中国企业合计占全球光收发模块市场约50%的份额,在全球光通信产业链中占据重要位置。当前美国正在考虑限制推出新的中国光模块型号,在整体供给本已十分吃紧的背景下,如果相关禁令落地,原本就存在的供给缺口只会在其他区域重新出现,无法从根本上缓解全球光器件的短缺局面。
光器件率先售罄的行业现状,直接印证了AI算力产业的竞争并非单点比拼GPU的数量,而是一场覆盖全产业链的军备竞赛。过去行业的目光全部聚焦在GPU等核心算力芯片上,忽略了算力网络的底层硬件支撑,光器件的供给紧张提醒市场,AI产业的短板分布在整条供应链的各个角落,算力竞赛没有单点制胜的捷径,只有产业链各环节协同突破,才能真正筑牢AI时代的算力基础设施底座。
(编辑:付健)
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