现在连AI芯片都能国产,指甲盖大的电芯片怎么就成了替代难题

10月底,国内一家头部光模块企业的董事长直飞美国。因为几家海外云厂商季报难看,市场在传光模块要砍单,他要去当面问问:是不是真的取消订单。

结果他听到的却是,这一款要加量,那一块缺料。据参会者转述,这名董事长的原话是:“更多时候大家是在各种找料,而不是取消(订单)。”

卡住交期的三样料是高端EML、磷化铟衬底和先进制程DSP(高端电芯片)。前两样中国企业自己能造,最缺的是先进制程DSP,已经导致数据中心高端光模块缺货。这一颗指甲盖大小的芯片,产量几乎全在两家美国公司手里,短期内看不到解决的办法。

图片由AI生成,仅作文字示意

而早在今年9月,中金公司研报就已经把先进制程DSP第一次排到最紧缺的位置,现在被产业方确认。

问题是,现在AI芯片都能国产替代,一颗指甲盖大小的芯片,凭什么比AI芯片还难替代?

光模块干的事,就是把机房里的电信号,变成光纤里跑的光,光跑到另一头,光模块再把光变回电信号。速率越高,光模块翻译“光电信号”的过程越容易出错。

DSP的工作是,当信号糊了,它负责用算法把波形还原,当时钟抖了,它负责对齐,电信号还原完毕,再驱动激光器把电信号变成光。没有DSP,800G、1.6T这些数字就是一句空话。

DSP有多重要?据C114援引行业测算,DSP是800G光模块里成本最高的单一元器件,占物料成本20%—30%,到1.6T时代占比还会提升。DSP的功耗也夸张,约占整个模块的一半。也就是说,光模块降本和降功耗,都要靠DSP这一颗芯片努力。

目前在先进DSP市场,博通(Broadcom)与Marvell两家合计握有九成左右的份额,国产占比极低,行业呈现双寡头垄断局面。

为什么先进制程DSP目前难以被国产替代?原因综合起来有三个门槛。

第一道门槛,能不能设计出来

高端DSP设计中,SerDes是最难的环节之一,也是积累壁垒最高的部分。

SerDes是DSP芯片与外部世界交互的高速接口,负责把电信号转换成光信号发出去,再把光信号接收回来。在800G、1.6T光模块里,这个接口必须跑到112G甚至224G的速率。

112G、224G SerDes要做到一点,就要在一条通道上把每秒1120亿次信号干净地发送出去,再干净地接收回来,这靠的是模拟电路的长期打磨,包括如何调整均衡器、如何恢复时钟、如何压低噪声。博通和Marvell在这件事上积累了十几年。

从低端DSP到高端DSP,意味着整套模拟前端要重新做一遍,从公开的资料看,目前能完成高端DSP设计的国产企业是零。

第二道门槛,能不能造出来

假设设计全部跑通,前面还横着一道更高的门槛:半导体先进工艺制程。

高端DSP必须走台积电的5nm、3nm先进工艺制程,原因是功耗。一只1.6T模块总功耗约25—30瓦,光DSP一项就要占去10—15瓦,剩下十几瓦要分给激光器、驱动器、跨阻放大器和所有外围电路,这个功耗预算余量很小,甚至以毫瓦计。

而制程直接决定功耗,制程越先进,功耗越低,反之,功耗越高。国内半导体代工的现实是,中芯国际靠DUV多重曝光做到7nm,良率和产能都受限;5nm及以下,在EUV拿不到的前提下几乎不可能。


这意味着什么?即便国产DSP设计完美,也只能在7nm上流片。7nm做400G、800G勉强够,做1.6T就面临功耗上的硬伤,而1.6T恰恰是2027年之后的主战场。

第三道门槛,能不能卖出去

这一道最隐蔽。

一颗DSP不是插上就能用,它要和交换芯片、激光器、驱动器长期联调,整条链路跑通才算过关,这就需要验证,而行业内的完整验证周期普遍在12—24个月。

对光模块厂来说,一次切换等于把过去两年的验证工作全部作废,而断供的代价又远大于省下的那点采购成本,所以理性选择是“锁长约、加价、多备货”。

这也正是博通与Marvell双寡头格局的成因。

所以,同样是国产替代问题,为什么说高端DSP比AI芯片还难替代?差别在于有没有第二条路。

AI芯片卡在制程上,还能靠架构优化、先进封装、多die堆叠把算力补回来一部分,路径不止一条;DSP卡在制程上,关系到功耗预算,1.6T留给DSP的余量以毫瓦计,没有架构腾挪的余地,只能靠制程往上推。加上PAM4是行业统一标准、112G和224G的接口速率是标准写死的,连换一条调制路线绕开的机会都没有。

AI芯片替代是这条路虽然难走,不行还可以换一条试试;先进制程DSP则是只有这一条路。

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更新时间:2026-11-10

标签:科技   指甲盖   难题   芯片   功耗   模块   先进   电信号   信号   门槛   激光器   速率

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