【源码智能前瞻】
DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理）芯片在800G光模块中的物料成本占比大约为20%-30%，在1.6T光模块成本中占比更高。然而，全球高端DSP市场由博通（Broadcom）和Marvell（收购Inphi后）两个海外巨头垄断，两家合计占据全球90%-95%的市场份额。
与光模块中另一个卡脖子的EML芯片相比，DSP芯片的国产替代难度更高。源杰科技、长光华芯、索尔思光电（东山精密旗下）等厂商已经实现了100G EML量产或者小批量交付以及200G EML的送样验证（索尔思光电已经进入量产阶段），而国内在800G、1.6T高速光模块领域的DSP芯片商业化量产则进展缓慢。
本期核心问题：在高速光模块中，DSP芯片为什么不可或缺？DSP芯片卡脖子情况如何？国内攻坚的技术路径有哪些，代表玩家是谁？
一、DSP是光模块的大脑
（一）DSP是什么？为什么不可或缺？
在高速光模块中，DSP芯片承担了全链路信号重建的核心功能，可以看作是光模块的“大脑”。PAM4 DSP芯片集成了发射路径（TX）和接收路径（RX）的多个功能模块，在发射端对信号进行预编码（用于补偿信道高频损耗）及预均衡（用于消除码间干扰），在接收端对光纤传输中严重失真的模拟信号，经过 ADC（模数转换器）采样量化后，还原为数字信号。
我们从完整链路的视角直观地理解这个过程：
（1）调制过程（电→光）：发送端的DSP通过DAC（数模转换器）将数字信号转换为经过预均衡的模拟电信号，驱动器（Driver）放大这个模拟信号，驱动激光器（EML/VCSEL）将电流变化转换为光强度的连续变化。
（2）传输过程（光纤中）：携带了数字信息的光模拟波在光纤中进行传输，光模拟波受到噪声干扰、色散和非线性效应等因素的影响，发生波形畸变。
（3）解调过程（光→电）：接收端的光电探测器（PD）将连续的光模拟波转换回连续的电流模拟信号，此时电信号已经严重失真。DSP通过ADC（模数转换器）将其采样量化，然后利用数字信号处理算法（如均衡、时钟恢复、前向纠错FEC），从畸变的模拟波形中还原出数字信号。
DSP芯片与光芯片（EML、VCSEL等）的分工边界如下：
在实际应用场景中，DSP的部署与单波速率及传输距离高度相关，对于主流单波速率100G、200G PAM4（对应800G、1.6T光模块），DSP需求具体呈现出以下特点：
（二）DSP工艺制程、功耗占比及成本结构
DSP是光模块中成本最高也是功耗最大的单一电子元器件。随着800G及1.6T光模块成为主流，DSP 的工艺制程、功耗占比及成本结构发生了显著的变化。
二、DSP全球竞争格局
（一）全球DSP竞争格局
高速光模块市场呈现出双寡头垄断的格局，博通（Broadcom）与Marvell（收购Inphi后）两家合计占据全球90%-95%的市场份额。其中，Marvell占据约60%-70%的市场份额，博通占据约20%-30%的市场份额，剩余份额由Credo（约5%-10%）和MaxLinear（约1%-2%）瓜分。
博通与Marvell两家巨头的DSP都在台积电进行流片，与GPU共用5nm/3nm的先进制程产线。根据行业公开信息，800G DSP交付周期已经拉长到6个月，1.6T DSP则拉长到9个月左右，主要原因就是台积电先进制程产能被GPU优先占用。为了应对该情况，头部厂商（如中际旭创、新易盛）利用其市场地位，与Marvell和博通签订了长期供货协议（LTA），锁定了未来1-2年的产能。
（二）国内模块产商的DSP采购格局
为了更直观的理解DSP市场垄断情况，我们不妨看看国内主流模块产商在高速DSP芯片领域的采购格局，呈现出以下特点：高度依赖海外双寡头、战略备货锁定未来产能、技术路线尝试去DSP化以及加速国产替代验证。具体如下：
三、国内技术突围路线
为了突破DSP的供应卡脖子情况，并平衡功耗、成本与性能，光模块DSP领域的技术路线呈现多元并进的态势，我们将之总结为两个大类，一是绕开DSP（能不用就不用DSP，进行介质或架构创新），二是替代DSP（用国产DSP替换海外芯片）。
（一）绕开DSP：进行介质或架构革新
核心逻辑：针对特定的应用场景，改变传输介质或系统架构，减少对DSP的依赖。主要技术路径如下：
1. AEC（有源铜缆）：直接用铜缆+简单线性芯片替代光模块+光纤，在极短距场景（通常小于3米）下替代光模块，自然无需 DSP。代表玩家如下：
（1）AEC组件/成品(直接供货给服务器、交换机厂)
（2）AEC核心芯片(Retimer、Redriver，决定有源性能)
2. LPO（线性驱动可插拔光学）：移除光模块内的 DSP，将信号均衡功能交给交换机 ASIC（交换机厂商的态度和技术能力是LPO能否落地的关键）。适用于 3-100 米机柜间互联，功耗降低大约为40%- 50%。
（1）系统侧（交换机厂商，LPO架构的定义者）
（2）组件侧（光模块厂商，LPO产品的实施者）
3. CPO（共封装光学）：将光引擎与交换机 ASIC 进行共同封装，由于电信号路径极短，则无需传统 DSP 驱动。
（二）替代 DSP：国产DSP芯片自研
核心逻辑：不改变现有的可插拔模块架构，通过国产DSP 芯片直接替换博通、Marvell 的产品。
|本文仅用作行业交流，不提供投资建议。
文章来源：源码悟真投研笔记
数据来源：wind数据整理
