oDSP：光通信核心芯片的国产化突围与机遇 | 点石行研

序言

2025年，DeepSeek R1、阿里千问QwQ-32B等开源模型性能快速逼近头部闭源模型，带动模型格局收敛的同时，爆发涌现的推理需求和竞相实现AGI的紧迫感也驱动了更大的算力投入。北美四大CSP（Microsoft、Google、Amazon、Meta）2025年Capex指引合计超3000亿美元，持续创下新高。国内云厂商紧随其后，Omdia预计字节跳动Capex仅次于北美四大CSP，2024年超800亿元；阿里巴巴2024年Capex超700亿元，同比+246%，并表示2025-2027年其基础设施投入将超过去十年总和。

以2.4万张英伟达H100集群为例，巨头的AI基础设施建设的三个核心维度为计算、通信、存储，三者比例大约在50%/25%/20%。

其中，光模块占数据中心总Capex投入之比达9.8%；而oDSP为光模块内核心电芯片，是数据中心互联网络构建中至关重要的一环，占光模块BOM成本的20%～30%，仅次于激光器，是光模块内最具价值量的元件。

Source：Semianalysis

 

 一、oDSP芯片：高速光通信的基石 

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1.DSP芯片

DSP芯片全称为Digital Signal Processor，是一种专精于数字信号处理的微处理器。核心特征是高效的信息处理能力。DSP芯片常同ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）和DAC（Digital-to-Analog Converter，数模转换器）一同工作，外部物理世界连续的模拟信号经由ADC转换为离散的数字信号，而后DSP芯片通过内部算法对离散数值进行处理，最后将处理后的数字信号经由DAC输出为模拟信号。

凭借高效的实时信息处理能力，DSP芯片已经成为现代通信、音视频处理、自动控制等信息系统的核心之一。依场景不同分类，DSP接收的模拟信号包括声音、温度、压力、光等，其中，应用于光信号接收和处理的DSP芯片称为oDSP芯片（Optical Digital Signal Processor）。

2.oDSP芯片 

oDSP芯片主要应用于高速光模块，后者在光通信中承担光电与电光转换的核心任务，内部主要包括：

• 光器件/光芯片：包括激光器、探测器、调制器等有源器件，与波导、结构组件等无源器件。
• 电芯片：包括oDSP、Driver、TIA/CDR等。

Source：点石资本整理

光模块的运作机制为：发射端接收到一定码率的电信号，经oDSP与驱动芯片（Driver）处理后，驱使激光器发射一定频率的调制光信号，光信号再通过光纤传输到另一光模块的接收端，由后者的探测器转换为电信号后，经跨阻放大器（TIA）与oDSP再输出为相应码率的电信号，由此实现机柜间数据的高速互联。

在整个流程中，oDSP是至关重要的一环。光通信传输速率一旦达到单波50Gb/s及以上，光纤偏振模色散影响就将加剧，进而严重影响链路有效传播距离与信号质量，行业最成熟可靠的方案就是通过oDSP对抗与补偿信号衰减，降低失真造成的系统误码率。

算力的迭代催生了更高速的互联需求，进一步彰显oDSP的必要性。参考Marvell对2021-2025年间AI Infra互联需求的梳理，速率基本以2年翻倍一次的频率迭代。2021年尚以400G光模块为主流，2023年800G光模块便已逐步成为主导，预计2025年光通信速率又将迭代到1.6T。光模块国际标准规定，模块内信道通常为4通道或8通道，因此400G光模块对应的单通道速率至少为50G，oDSP已成为AI时代高速互联不可或缺的芯片。

Source：Marvell Industry Analyst Day 2023

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 二、oDSP市场：全球数十亿美金市场，指数级增长 

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1.需求场景：数通PAM4 oDSP与电信Coherent oDSP

oDSP分为PAM4 oDSP与Coherent oDSP两类，前者主要应用于数通场景，后者主要应用于电信场景。

• 数通（Datacom），即数据中心内通信，基本在50m-2km内通过光模块完成互联。由于互联距离短，光模块对数字信号直调直检，调制方法分为NRZ（单通道25G及以下）与PAM4（单通道50G及以上），由于单通道50G以上速率时oDSP成为抗信号衰减和失真的刚需，因此数通场景所用oDSP芯片，被称为PAM4 oDSP。
• 电信（Telecom），包括无线网络（如5G的前/中/后传）和固网（接入网/城域网/骨干网），在20km及以上的超长距离互联。为避免长距离下信号的衰减和失真问题，光模块采用多波长光束相互干涉的方法，简称相干（Coherent），具体调制方式包括QPSK、8QAM、16QAM等。应用于相干光模块的oDSP芯片，被称为相干oDSP/Coherent oDSP。

Source：点石资本

2.需求测算：2024年oDSP全球市场规模~21亿美元，2027E达65亿美元 

点石资本估计，2024年全球oDSP市场合计约21亿美元，并预计于27年达65亿美元，24-27E CAGR 49%。PAM4 oDSP用量的指数级增长是核心Driver，其由数通市场驱动，尤其是AI数据中心的胖树无收敛拓扑结构下、光模块出货量的急剧增加。

Source：Light Counting，点石资本

（1）PAM4 oDSP分析

量：指数级增长的出货需求

根据Light Counting预计，2024年全球PAM4 oDSP出货量达4000万颗，且将于2027年达1亿颗，呈指数级增长。

一方面，在单通道50G及以上速率，PAM4 oDSP是防止信号衰减和失真的重要元件，因此最低200G（50G*4通道）光模块将需要oDSP，400G及以上速率的光模块则必备至少1颗oDSP。

另一方面，AI数据中心的胖树无收敛拓扑结构带动模块出货量急剧增加，这是驱动PAM4 oDSP需求量快速增长的核心因素。

• 参考Naddod博客的测算，128个DGX H100的集群内（128*8=1024张H100 GPU）共有1536只800G光模块与935只400G光模块，对应单个H100 GPU需要1.5只800G光模块与0.9只400G光模块。对GH200，光模块用量进一步上修，1个GH200系统预计会使用3072只800G光模块，平均每颗GPU就需要12只800G光模块。在GPU出货量高速增长的同时，单颗GPU配备的模块量也在高速增长，铸造了指数级膨胀的光模块需求。
• 总量方面，TrendForce预测，400G及以上光模块全球出货量将由2023年~500万只增加至2025年超3000万只，模块的指数级增长与PAM4 oDSP的用量趋势亦交叉验证。

Source：光通信女人，Light Counting，TrendForce

价：最具价值量的上游芯片

当前高速光模块以EML和硅光两种方案为主，两种路线下电芯片的BOM占比均在30-40%的范围内。其中TIA/Driver合计占~10%，oDSP占比20~30%，仅次于激光器，是光模块内最具价值量的元件。以当前400G模块~200美元的市场价、800G模块~500美元的市场价粗略估算，400G PAM4 oDSP单价在30-50美元，800G PAM4 oDSP单价在80-100美元，为单价和价值量极高的芯片。

未来，oDSP芯片单价还将继续提高。尽管技术进步带动单位速率的价格下降，但速率的指数级提升最终仍将提升售价。oDSP的量价齐升，将进一步拓宽市场空间。

Source：中金公司，点石资本

（2）Coherent oDSP分析

区别于指数级增量的PAM4 oDSP，Coherent oDSP的主要应用场景为电信长距离通讯，据LightCounting估计，2024年用于相干模块的oDSP数量120万颗左右，远低于PAM4 oDSP用量。但其需要更复杂的调制技术和信号处理算法，对应的技术壁垒、制程要求和单价相比PAM4 oDSP都更高。

未来，数据中心离散分布将是新常态，可能带来Coherent oDSP向数据中心见通信下沉的机会。随着推理需求的爆发，用于预训练基座模型的单一超巨型数据中心或不再成为主流，多数据中心的离散分布将成为新常态。据中国信通院报告，当前最先进的单柜能耗已超50+kw，10万GPU集群的功率更将超过150MW，一年的耗电量近16亿度，相当于一个大型电站的发电规模。未来单个数据中心的电力瓶颈突出，也将促进“数据中心集群”的形成。

这意味着DCI（DataCenter Interconnect，数据中心间）的中长距通信（80-120km）将迸发大量需求，而Cignal AI认为200G PAM4最多仅能覆盖10km内的互联，Coherent oDSP则有望成为解决该场景互联的解法。2024年Q3，Marvell、Lumentum与Coherent联合宣布完成800G ZR+光模块在500公里距离下的协同工作验证，同期国内产业链也快速响应，以中际旭创、华工科技为代表的头部企业已相继发布对应规格的测试版本产品，标志着全球云服务商即将进入区域数据中心互联（DCI）升级窗口期。

 

 三、oDSP的未来：国产化拐点已至，关注一级市场创业公司机会 

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1.当下格局：高速市场国产方案缺失，由北美巨头垄断

（1）PAM4 oDSP格局分析

全球PAM4 oDSP市场分化明显，高速市场由海外龙头垄断。

• 单通道50G及以上oDSP市场：由北美龙头垄断>99%的份额。以Inphi（即Marvell，其于2020将Inphi收购）和Broadcom为第一梯队，二者以寡头之势占据约90%市场份额，2024年Inphi/Broadcom份额划分大致在60%/30%和70%/20%之间。海外第二梯队则包括MaxLinear、Alphawave等厂商，拥有剩余的~10%市场份额。
• 单通道25G及以下低速oDSP市场：国内厂商集中，已拥有相对成熟方案。

海外与国内厂商的差距在于：

• 低速率oDSP并不受益于数据中心建设：单通道25G的oDSP最多只可用于200G（25G*8通道）光模块，而根据英伟达的Roadmap，只有2021年推出的Ampere架构GPU才对应200G带宽互联，当下被中国云厂商大量采购的H20为Hopper架构，所匹配的互联带宽已达到400G。

• 从低速到高速，产品开发难度剧增：

1. 难点1：SerDes。oDSP需要基于高速SerDes实现，单通道25G oDSP基于28G SerDes，采用NRZ调制，而单波50G及以上对应至少56G SerDes，采用PAM4调制。PAM4相对于NRZ发生了根本性变化，NRZ仅有1/0两个电平，而PAM4有4个电平（00/01/10/11），因此PAM4调制方式下单次脉冲携带的比特数量更多，开发难度亦更高。
   
2. 难点2：综合的数字/模拟/算法能力。高速oDSP开发需基于优异的SerDes、ADC/DAC与算法能力，要求团队全面无短板。
3. 难点3：资金要求。oDSP芯片需基于先进制程实现，流片费用较高。例如，Marvell与Broadcom单通道100G的PAM4 oDSP最低基于7nm生产，单通道200G的PAM4 oDSP基于3nm生产。

（2）Coherent oDSP格局分析

Coherent oDSP亦呈寡头垄断态势。用于60-200G Baud高速相干领域的oDSP以Ciena、Cisco（Acacia）、Marvell和华为为第一梯队，四家占据合计~90%的市场份额。第二梯队Infinera和Nokia两家合计占10%左右。

尽管头部Coherent oDSP供应商中有国产厂商的身影，但华为同Ciena、Acacia一样，几乎不单独对外售卖oDSP芯片，而更倾向于销售整套解决方案。因此，Coherent oDSP市场不仅竞争格局收敛，头部厂家鲜有外销的策略更使得第三方oDSP供应商极度稀缺。

（3）海外产品进展

终端云厂商采购的主要考虑因素，包括价格与PPA（Power，Performance，Area），我们据此对海外的PAM4 oDSP产品进行了梳理。

我们观察到oDSP存在如下的演化趋势：

• 速率提升：海外单通道100G PAM4 oDSP已相对成熟，下一代速率的1.6T oDSP亦已在2024年推出产品方案、陆续进入送样和上市销售。
• 制程要求提升：越高速率需要越先进的制程作为支持，同时制程也是降低功耗的重要手段。
• 功耗降低：无论是通过先进制程，还是通过Hal-oDSP方案（TRO，如Marvell的Spica Gen2），降低功耗、缩小面积，提高PPA，是产品迭代的必由之路。
• 海内外差距仍然巨大：海外已有单波100G成熟方案，且经多次迭代、性能优异。单波200G方案产品化亦有进展。而国内单波100G oDSP尚不存在量产方案，存在技术代差。

2.未来判断：PAM4 oDSP国产化拐点已至，关注创业公司机会

我们认为，在国产化需求强烈且缺乏高速oDSP上市公司的背景下，2025年初创PAM4 oDSP企业存在巨大的发展机遇。

（1）Why存在国产化机会？

从产业链视角分析，上游与下游格局高度收敛，中游模块厂相对众多。“纺锤形”的格局使光模块厂商对oDSP的议价能力、对毛利的控制力均较薄弱。

• 上游oDSP寡头垄断的格局使Marvell和Broadcom能从产业链内分配到更多利润。且上游并购活跃，前有PAM4 oDSP Marvell以100亿美元的估值收购Inphi，后有Coherent oDSP Cisco以45亿美元的估值收购Acacia，无论是直调还是相干，竞争格局均持续收敛。
• 中游光模块厂商格局相对分散、参与者众多，整体虽由国内供应商主导，但行业制造和集成性质较强，相较于上游oDSP毛利空间更薄弱。
• 下游终端云厂商相对集中，均为海内外头部科技龙头，对光模块的可选择空间相对更大，且在模型成本要求更为严苛的国内，光模块厂商会面对更严峻的价格压力。

因此，我们认为自主可控的国产oDSP芯片方案必然出现，这是光模块与终端客户保证供应链稳定和成本的必由之路。

• 光模块客户以国产厂商为主。2023年全球Top10光模块厂有6家来自中国，作为oDSP的直接客户，他们对国产方案的接受度无疑更高。
• 直接客户的扶持动机。为保证可控毛利空间与稳定的oDSP芯片供应，光模块厂商存在引入国产方案的动机。
• 终端客户的扶持动机。对内地云厂商，更可控的Capex投入无疑能兑现更高的ROI。

（2）Why国产化机会就在今天？

更进一步，2025年一系列事件的出现，让我们相信oDSP的国产化拐点即将到来。

• 下游模块厂动机催化：2024年10月，由于AI高速连接芯片供不应求，Marvell宣布将于2025年1月起对产品全线进行提价，进一步压缩国产光模块毛利空间。

• 终端客户动机催化：国内模型价格优化，终端云厂商需要更高效的ROI作为支撑。引入新的PAM4 oDSP供应商，可减缓海外涨价带来的冲击，为模块厂与云厂商提供更合理的定价方案。以阿里的通义千问为例，其已将主力模型Qwen-long的API输入价格降至0.0005元/千token，较此前直降97%；相比之下，国内外厂商GPT-4、Gemini1.5 Pro、Claude 3 Sonnet及Ernie-4.0每千tokens输入价格分别为0.22元、0.025元、0.022元及0.12元，均远高于Qwen-long。

• 国内市场足够大：出于政治立场、或供应链稳定性考虑，海外头部终端客户短期内或不会buy in国产oDSP方案，但海外二线&国内云厂商2025年起激增的Capex能为国产oDSP提供宽广的成长空间。无论是直接部署开源的满血DeepSeek，还是强化自有模型以应对竞争，Capex的提升趋势已非常明确。阿里巴巴与字节跳动2025年Capex预计均将投入1500亿元以上，结合本文导论中光模块Capex占比~9.8%的数据，我们保守估计，国内云厂商2025年至少3000亿元的Capex，将至少带来超50亿的PAM4 oDSP国内市场需求（以35%毛利率和25% oDSP BOM占比计算）。
• 国内市场性能匹配：由于芯片禁运，国内云厂商大多采购H20等出口管制芯片，因此，其对网络带宽的要求不及海外。尽管在1.6T等前沿下一代产品的开发进度上，国内与海外oDSP厂商差距较大，但单波100G的PAM4 oDSP方案仍与国内云厂商的互联需求较为匹配，并未错过市场Timing。

3.LPO技术路径之争：oDSP仍是第一解决方案

在800G可插拔光模块中oDSP功耗占模块整体功耗~50%，为控制成本与功耗，Arista在2023年OFC率先推出LPO方案（Linear Pluggable Optics），其采用去oDSP的形式，以大幅降低光模块功耗与价格。

但我们认为，LPO并不会取代Full oDSP方案的地位：

• 上市时间：LPO方案推出晚于oDSP方案，Marvell预计800G LPO预计在2024年末或2025年初上市，而此时先发的Full oDSP方案已较为成熟（800G），其能凭借产能爬坡降本和优化的Link Optimized-DSP占领大部分市场；
• LPO方案仍存在其价值：其优秀的功耗表现，使其在小规模同构网络中仍然非常有竞争力。
• oDSP方案仍然主导方案：oDSP方案通用易部署，且具备重定时（Retimer）和速率转换（Gearbox）功能，在大规模异构网络中会更具竞争力，而这个场景的用量远大于LPO。

我们认为，未来的互联场景会处于多方案并存的生态，其中，oDSP仍然是最成熟可靠且易于部署的选择，长期看好oDSP芯片的未来发展。

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