算力核心赛道：光通信CPO产业链全解析(附股)

乐晴智库精选

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本文重点聚焦算力硬件核心赛道：CPO产业链、竞争格局以及产业趋势。01 CPO概览在光通信领域，CPO共封装光学是当前最受关注的前沿技术之一，其主要目标是通过光电共封装解决AI算力爆发带来的数据传输瓶颈问题。核心在于将激光器、调制器、光接收器等光学器件与ASIC芯片（如交换芯片）通过先进封装技术（如2.5D/3D封装）直接集成在同一封装内。这一设计显著减少了信号传输损耗和延迟，同时降低功耗，成为...

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CPO概览在光通信领域，CPO共封装光学是当前最受关注的前沿技术之一，其主要目标是通过光电共封装解决AI算力爆发带来的数据传输瓶颈问题。核心在于将激光器、调制器、光接收器等光学器件与ASIC芯片（如交换芯片）通过先进封装技术（如2.5D/3D封装）直接集成在同一封装内。这一设计显著减少了信号传输损耗和延迟，同时降低功耗，成为支撑800G、1.6T乃至更高速率光通信的关键技术。资料来源：行行查CPO的核心优势：CPO可使功耗降低50%-70%，延迟缩短50%以上，带宽密度提升3倍。通过光电共封装缩短传输距离（从传统可插拔光模块的数十厘米缩短至毫米级），从而降低信号损耗和延迟，提升带宽密度；同时，光电信号直接转换避免了铜缆传输的高能耗（尤其在800G/1.6T速率下），显著减少发热问题。资料来源：行行查柜内CPO是高概率选项：铜缆在高频信号下（如800G以上）会因趋肤效应导致信号衰减加剧，传输距离受限（通常不超过3米），而CPO可支持机柜内短距离（0.5-1米）高速传输。国内头部企业在光引擎、先进封装领域已具备量产能力，且与英伟达、博通等海外巨头合作紧密，处于同一起跑线。柜外CPO是可选项：柜外网络（如数据中心间互联）的功耗占比通常低于10%（主要功耗在机柜内计算和存储），因此CPO的节能优势在柜外场景中边际效应较弱。大厂倾向自主配置网络，如谷歌、亚马逊）倾向于采用可插拔光模块+光交换机的灵活架构，以降低供应链风险和维护成本。其他方案（光交换、LPU、NPU）并行；柜外仍以可插拔光模块为主。CPO光模块的功耗相对最具优势：LightCounting预计，2027年800G和1.6T端口中，CPO占比将达30%。2027年全球CPO出货量将达7500万个，市场规模超194亿美元。当前国内算力建设持续提速，CPO市场国产化率有望从当前的30%提升至65%以上，将形成完整产业链生态。02 CPO产业链CPO产业链包括上游核心原材料、光芯片以及配套生产设备，中游光引擎、光模块和封装是产业链价值重构的核心环节，下游交换机和应用是需求终端。上游：核心器件材料&设备CPO产业链上游环节核心器件占据产业链价值的60%以上。硅光芯片、高功率激光器等关键组件的技术壁垒与附加值持续提升，国产替代进程加速。光芯片光芯片在CPO中的作用贯穿于信号转换、传输、功耗优化、集成度提升及架构创新等多个层面，是CPO技术突破带宽、功耗、时延三大瓶颈的关键支撑。由于数据中心需求强劲，26-28年全球光模块需求大幅增长，导致光芯片供应偏紧。资料来源：行行查激光器芯片：在CPO技术中，激光器芯片负责将电信号转换为光信号，是实现光电互连的关键器件。根据发射方向与芯片表面的关系，激光器芯片可分为面发射激光器（VCSEL）和边发射激光器（DFB/EML）。海外激光器龙头企业Lumentum最新财报披露CPO进展顺利，II-VI在磷化铟InP激光器芯片领域具有绝对优势、博通等厂商主导高端市场。国内源杰科技、长光华芯实现25G/50G芯片量产。Cohr等海外光通信龙头厂商财报明确EML供需缺口，供需缺口维持在25%-30%，6英寸InP扩产、200GEML（1.6T光模块）以上速率需求（ASP受益速率迭代等）、以及OCS/CPO渗透提升等，行业高景气度有望进一步提升。探测器芯片：探测器芯片与激光器芯片、调制器等光学组件共同集成在同一封装体内，通过缩短光电器件间的物理距离，降低信号损耗和延迟，提升系统能效和带宽密度。思科Acacia、SiFotonics（中际旭创参股）领先，国内仕佳光子加速突破。海外Lumentum、博通以及国内芯思杰、光迅科技、长光华芯等厂商均有布局。硅光芯片：硅光技术因集成度高、CMOS工艺兼容有望实现低成本的特性，成为CPO技术实现的主要路径。硅光具备较强的通用性，能够与CPO、LPO、薄膜铌酸锂等前沿技术路径完美适配。硅光芯片是硅光模块的核心，主要功能是将多个发送、接收、探测和调制芯片等功能集成在一起。国内以源杰科技为代表的厂商有望在全球份额超预期提升。光迅科技200G、400G、800G硅光芯片已具备批量能力，早前在24OFC展上就联合思科推出了1.6TOSFP-XD硅光光模块。永鼎股份旗下子公司鼎芯光电已建成国内IDM激光器芯片工厂，聚焦光芯片、800G/1.6T光模块核心组件及高精度传感元件的研发与产业化。长光华芯专注于高功率半导体激光芯片、VCSEL激光芯片及硅光芯片的研发与生产。硅光材料：硅光技术利用硅基材料作为光电器件的基础，通过CMOS工艺实现光电器件的集成制造，具有成本低且易于大规模生产等优势。目前硅光材料市场主要由康宁、住友电工等海外厂商垄断，康宁、住友电工垄断，国内天通股份、石英股份、菲利华等均有所布局。 传统的光电器件材料通常采用III-V族化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP），三安光电等有所布局。薄膜铌酸锂：具备超高带宽和低光学损耗和高线性度等核心优势，在可插拔光模块、LPO以及CPO等领域具有潜在应用价值。光库科技是目前全球仅有的两家实现800Gbps薄膜铌酸锂调制器量产的企业之一，国内市占率超90%，全球市占率约30%~40%。CPO设备CPO相关设备覆盖封装、耦合、测试、组装等环节。封装环节中，国内德龙激光、罗博特科、华工科技、智立方等提供先进封装设备，长电科技通过COUPE平台将CPO与先进封装结合，进一步降低系统复杂度。此外，北方华创、中微公司、盛美上海、芯源微、华海清科等在扇出和凸块工艺设备方面均有涉足，支持CPO等先进封装需求。耦合环节中，天孚通信独创“光引擎+FAU（光纤阵列单元）”耦合方案，解决CPO精密对准难题，耦合效率达95%。汇绿生态控股公司钧恒创新自研硅光耦合设备，优化光学路径设计，提升耦合稳定性与良率。卓兴半导体AS8136系列高精度贴片机支持微米级光芯片与电芯片对齐，贴装精度±3μm，达国际先进水平。在测试环节，杰普特自主研发硅光晶圆测试系统，可全自动测试有源/无源硅基光电子器件，支持高速信号检测与缺陷分析。中际旭创除封装技术外，其测试设备覆盖光模块性能验证，确保1.6T模块通过英伟达等客户认证。中游：光引擎与先进封装产业链中游负责将光芯片、光纤等组装成光引擎，并与交换芯片进行共封装。光引擎CPO光引擎相比传统光模块具有显著优势，主要基于硅光集成技术，可与CMOS工艺兼容。内部逻辑可划分为三层：上层是光学器件层，中间是耦合层，底部是电子逻辑层。需集成激光器、调制器、探测器等，良率控制极难，例如台积电硅光晶圆良率仅65%。技术挑战与供应链方面来看，英伟达7nm EIC+65nm PIC光引擎方案面临良率低、热敏感问题（微环调制对热量敏感，电芯片发热大），落地需产业链共同努力。天孚通信具备光电共封装所需的全套无源光组件能力，独创“光引擎+FAU”耦合方案，解决CPO精密耦合难题，为英伟达等国际巨头代工高端光引擎。华工科技开发全球首款3.2Tb/s液冷CPO超算光引擎，单片集成32通道，功耗低至5pJ/bit，较传统模块降低70%。CW光源CW光源可以进一步应用于CPO等新兴场景，通过将光引擎与电芯片共封装，实现更高密度的光互连。CW方案的核心优势在于：因单模块所需芯片更少，在同等晶圆产能下可支撑更多模块生产。分离发光与调制功能，光源结构更灵活、良率提升空间更大、热管理更优、功耗更低，且更适配未来1.6T及CPO架构升级。CW光源技术壁垒同步提高：800G/1.6T主要采用70/100毫瓦光源，其中7×10毫瓦方案因成熟度高更受客户青睐。在CPO阶段，功率需升至300毫瓦以上，单颗价值量有望从30美元升至30+美元级别。目前大部分主流客户需要的是70mW的CW光源产品，这类功率水平已能满足400G和800G硅光模块的需求。100mW的CW光源产品不仅可用于400G硅光模块，还可应用于800G及1.6T的硅光模块，为更高速率的光通信提供支持。源杰科技提供包括大功率硅光光源产品在内的多种产品，是国内唯一实现大功率硅光CW激光器量产的企业，核心产品100mW高功率连续波激光器在技术指标上达到国际领先水平。长光华芯、仕佳光子、永鼎等公司均已推出100mWCW光源产品。仟目激光70mW硅光模块CW光源芯片，覆盖从短距到中长距传输需求。此外，部分EML厂商亦有所布局，如海信（纳真科技）、索尔思光电（东山精密）。CW激光器相比脉冲激光器的连续、稳定输出：资料来源：光电汇OESHOW光模块厂商国内光模块厂商通过技术升级、生态合作与战略布局参与CPO产业链，在光引擎设计、硅光芯片制造、封装测试等环节均有所切入。国内众多厂商积极布局CPO技术：据不完全统计，光通信产业链厂商中，联特科技、中际旭创、通宇通讯、中京电子、天孚通信、新易盛、光迅科技、德科立、亨通光电、华工科技、剑桥科技、博创科技、铭普光磁、腾景科技、汇绿生态等多家已经开始布局CPO相关技术研发或业务。例如，中际旭创800G光模块全球市占率领先，1.6T CPO模块已量产，与英伟达联合开发3.2T CPO原型机，技术迭代路径清晰。新易盛1.6T硅光模块良率达95%，独家供应英伟达800G LPO模块。光迅科技CPO光模块已完成开发，计划量产，采用自研光芯片降低成本。 覆盖“芯片-器件-模块”全环节，实现10G及以上高端光芯片自研自产。华工科技子公司华工正源发布全球首款3.2Tb/s液冷CPO光引擎。 剑桥科技完成第二代1.6T OSFP DR8光模块开发，是微软、亚马逊CPO方案的主要供应商。先进封装CPO的本质是“先进封装+硅光技术”的深度融合，其核心在于通过封装层级的架构重构。信号路径简化为“芯片→超短电互连→光引擎→光纤”，彻底改变了传统可插拔光模块的外设式架构。CPO的封装形态随技术成熟度逐步升级，主流方案2.5D/3D封装成为CPO模块量产的关键。Marvell的51.2TCPO交换机采用2.5D封装方案，单端口功耗仅0.5W/Gbps。3D封装通过垂直堆叠实现光电芯片的直接互连，光引擎倒装在EIC上方，EIC与ASIC芯片通过基板互连。台积电作为全球2.5D/3D先进封装技术的领导者，完成CPO与半导体先进封装技术整合，与博通合作开发CPO关键技术微环形光调节器（MRM），并在3nm制程试产。英特尔采取“四阶段”策略，从封装级电互连起步，逐步过渡到光引擎直连、可插拔光封装接口，最终迈向3D垂直光子集成。三星在2.5D/3D封装技术上持续投入，支持CPO等高端应用。长电科技、通富微电、华天科技、盛合晶微、甬硅电子等厂商均布局先进封装领域。下游：CPO交换机与应用在下游应用场景中，交换机和服务器厂商率先将CPO技术融入产品设计，通过商业化落地打开长期成长空间。交换机是算力产业链上游实现网络互联的关键设备，通过电/光信号转发实现算力设施多设备间高效通信。CPO交换机CPO交换机是采用共封装光学技术的数据中心交换机，其核心特点是将光引擎（硅光模块）与交换芯片直接集成在同一基板上。其单价是传统方案的3倍，需通过规模化生产降低成本。在数据中心和AI算力等高速高带宽场景中，技术优势明显。CPO交换机结构CPO交换机包含多个关键组件，主要由交换芯片ASIC、OE光引擎（含PIC）、ELS外置光源、柔性光背板、MPO连接器等部件组成，芯片之间采用多平面技术。交换芯片ASIC：作为数据交换和路由的核心，处理高速数据包转发、流量管理等功能。博通ToTomahawk6芯片已交付，支持CPO封装，客户包括Meta、微软；英伟达Quantum-XPhotonics采用定制ASIC，首用于自有AI集群。OE光引擎（含PIC）：将电信号转换为光信号，集成激光器、调制器、探测器等光子器件。天孚通信硅光引擎将良率提升；博创科技与Marvell合作开发800GAEC铜缆，子公司长芯盛专注MPO/AOC业务。保偏光纤组件：稳定光信号偏振态，保证了光信号在传输过程中的稳定性和准确性。中际旭创800G/1.6T光模块采用PMF方案；长飞光纤保偏光纤产品进入大厂供应链。MPO连接器/适配器：用于确保不同模块之间的物理连接和信号传递的稳定性，实现高密度光纤并行连接，支持40G/100G/400G/800G传输速率。以英伟达CPO为例，每一根交换机外面的光纤从MPO口进来之后，会用光纤分纤盒(shufflebox)将其信号拆分成四路并分别连接到四个不同的交换机芯片上，从而将信源切割成最小单元，最终在CX8网卡端进行数据汇聚。允许多个独立平面同时运行，而Shufflebox起到关键的信号分配和处理作用。太辰光作为全球最大光密集连接产品制造商，保偏MPO产品小批量出货；致尚科技子公司福可喜玛为全球第三大MT插芯供应商（前两名为USConec、Senko）。柔性光背板：为内部组件提供了灵活的布线方案，增强了系统的可靠性和可维护性。菲菱科思与新华三合作开发柔性光背板，支持800GCPO交换机扩产，菲菱科思负责光背板设计、PI薄膜采购及激光钻孔加工，新华三提供CPO芯片封装测试数据；共进股份代工新华三CPO交换机，以及参与光背板与交换芯片的电磁兼容（EMC）设计。CPO 交换机方案有 A/B/C 型三个发展阶段：资料来源：讯石光通讯全球CPO交换机竞争格局呈现国际巨头主导高端技术，以及国内企业加速追赶的态势。博通2025年推出51.2TCPO交换机，2026年102.4T产品全面商用，微软、字节跳动已采购试点。ISSCC2026上，博通发布一款用于51.2T交换的6.4Tb/s CPO专用ASIC，7nm ASIC+硅光MZM 进行3D封装。英伟达2025年发布115.2T CPO交换机，采用可拆卸光学子组件设计，降低运维难度。博通CPO交换机零部件拆解：资料来源：STH，博通国内厂商中，紫光股份（新华三）发布全球首款单芯片51.2T 800G CPO硅光交换机（H3CS9827系列），支持64个800G端口，融合液冷散热与智能无损网络设计。锐捷网络参与编写COBO组织CPO交换机设计白皮书，支持零配置部署与AI集群组网。中兴通讯与英伟达联合开发51.2T CPO交换机，单芯片带宽行业领先，已应用于Meta数据中心。HW在CPO领域进行了全产业链布局，从硅光芯片（麒麟系列）到CPO交换机（CloudEngine系列）全面覆盖。2月14日，阿里云宣布全球首款基于OIF标准封装的3.2T NPO模块成功点亮。采用CPO技术路线，尺寸较传统8×400G方案缩小约67%，功耗降低约40%，时延降低约30%。全球数据中心AI训练集群带宽需求激增，CPO成为算力节点间高速互联的核心。5G/6G网络基站前传网络延迟降至1μs以下，支持超密集组网。当前CPO正向更高速度、更低功耗和小型化发展，未来技术迭代如3.2T端口和供应链自主化有望成为竞争的焦点。随着AI算力需求爆发与政策支持加码，CPO有望成为未来十年算力和光通信革命的核心赛道。","kind":"news","is_publish_news":true,"is_publish_highlight":false,"is_publish_live":false,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"column":"","sentiment":"0","news_tag":"","news_rank":0,"symbols":[],"gpt_button":1,"need_auth":false,"code":"91000000","status":"200"}}}