抄底CPO产业链爆发机会!
60s速读：1、据Yole预测，CPO市场规模将从2022年的3800万美元增至2033年的26亿美元，年复合增长率（CAGR）达46%。LightCounting预测，CPO渗透率从2024年起步，2030年市场规模或达81亿美元，CAGR超130%。2、AI算力需求（如DGX集群光模块用量提升5-10倍）、数据中心带宽密度升级（800G/1.6T主导）。3、CPO作为AI算力时代的核心光互连技术，虽面临技术与生态挑战，但在AI集群、数据中心等场景的需求驱动下，产业链各环节（硅光、封装、测试、交换机）均存在结构性机会。4、国内厂商可通过无源器件配套、代工合作等路径切入，长期需突破硅光芯片与先进封装技术壁垒。
在高速数据传输需求激增的背景下，CPO（共封装光学）技术凭借革命性架构脱颖而出。通过将ASIC芯片与光引擎深度集成于同一高速主板，CPO成功突破传统光模块传输瓶颈，不仅显著降低信号损耗与系统功耗，更以高度集成化设计大幅削减成本。这项技术成为数据中心、高性能计算、AI算力集群及元宇宙场景的“破局者”，而硅光技术凭借卓越的集成度与CMOS工艺兼容性，成为实现CPO大规模商用的核心技术路线。市场前景同样令人瞩目，Yole预测显示，受AI浪潮驱动，CPO市场规模将在2033年攀升至26亿美元，呈现指数级增长趋势。从芯片巨头到创新企业，全产业链加速布局，然而CPO技术的大规模落地仍需设计、制造、封装等环节的紧密协作。当前，全球CPO技术竞争格局呈现“海外领航”态势。博通率先推出51.2TCPO以太网交换机，树立行业标杆；Marvell将CPO融入下一代XPU架构，重塑AI服务器性能边界。台积电凭借COUPE平台实现先进封装技术突破；英伟达在GTC大会上连发三款CPO交换机，持续引领技术迭代，共同推动CPO产业向商业化深水区迈进。本文将对CPO技术展开全面深入的剖析。首先，从市场现状、CPO技术优势以及光模块CPO驱动因素等基础层面，对CPO技术进行系统梳理；其次，从产业链、市场机遇以及相关企业市场发展的角度，分析CPO技术在市场层面带来的产业机遇，以及相关企业的布局策略；最后，站在长远发展的视角，对CPO技术的未来发展进行合理展望。希望通过本文，能帮助大家全方位、深层次地了解CPO技术，拓宽对相关领域知识的认知边界。一、算力需求驱动下供电、液冷及CPO技术升级趋势在人工智能浪潮席卷全球的背景下，算力需求呈现爆发式增长。近期英伟达GTC大会于加州圣何塞举行，创始人兼CEO黄仁勋在演讲中透露，英伟达正全力构建AI时代基础设施，并预测2028年全球数据中心资本支出将突破万亿美元大关。这一庞大的市场需求，正强力推动数据中心供电、液冷及共封装光学（CPO）技术不断迭代升级。1、供电系统：向高压直流演进，关键部件重要性凸显数据中心供电系统正加速从传统的AC400V不间断电源（UPS）和DC240V向高压直流（800VHVDC）转变。随着智算中心（AIDC）朝着GW级、超高效和高密化方向发展，空间利用、散热管理及线缆布局面临巨大挑战。短期来看，机柜侧挂电源方案可有效提升空间利用率和散热效率；中期阶段，800VHVDC成为过渡性关键方案，该方案催生了ITRack需求，带动800V直流到50V直流的powershelf市场增长，同时输入AC-PDU和输出DC-PDU模块组成的PDU设备也成为新增需求点。从长远视角，GW级AIDC追求高效、绿色、低碳发展，固态变压器（SST）凭借链路短、效率高且便于新能源并网的优势，有望成为供电系统的终极解决方案。此外，备电BBU和锂离子超级电容LIC在供电系统中的战略地位将持续提升。2、液冷技术：全链条升级与制冷剂创新并行液冷技术已成为数据中心散热的必然选择。未来，AIDC制冷系统架构将实现从芯片（服务器）侧、机柜侧、末端空调侧到冷源侧的全冷链贯通。在具体实施方式上，全冷板、全浸没或冷板+浸没的全液冷模式备受关注。同时，新型制冷剂的研发革新也成为行业突破重点，通过采用更高效、环保的制冷剂，将进一步提升液冷系统的整体性能和能效比。3、CPO交换机：硅光共封装突破传输瓶颈英伟达基于台积电3D堆叠硅光引擎与微环调制器，推出1.6Tb/sCPO交换机，开启了网络传输技术的新篇章。尽管铜缆因成本低、短距高带宽特性适用于机柜内连接，但在AI大规模集群网络的横向扩展场景中，传统铜缆和可插拔光模块的延迟、功耗及信号损耗问题日益突出。CPO技术通过将光引擎与芯片共封装，取代“可插拔光模块+交换机”模式，大幅缩短信号转换物理距离，减少铜缆使用及相关电连接器和PCB布线，显著降低信号损耗。随着CPO交换机数据传输速率不断攀升和芯片集成度持续提高，浸没式液冷等高效散热方案将成为保障板载硅光器件稳定运行的关键。二、市场现状在当今的光电子集成技术领域，光电共封装作为一种新型技术，正逐渐崭露头角。CPO基于先进封装技术，把光收发模块与控制运算的专用集成电路（ASIC）芯片进行异构集成，使其处于同一个封装体内，进而形成具备特定功能的微系统。这一技术极大地缩短了光信号输入与运算单元之间的电学互连长度，不仅提高了光模块和ASIC芯片之间的互连密度，还实现了更低的功耗，成为解决未来大数据运算处理中海量数据高速传输难题的关键技术路径。DeepSeek低成本模型的技术突破与CPO（共封装光学）技术的创新，正推动全球AI算力基础设施的重构。作为由幻方量化孵化的AI公司，DeepSeek通过细粒度专家划分、共享专家分离、动态负载均衡策略等MoE架构创新，显著降低了大模型训练成本（如V3模型训练成本约为MetaLlama3的四分之一），同时保持性能接近OpenAIo1。这种技术路径不仅冲击了英伟达高端GPU的超额利润，更通过开源策略和生态合作（如接入三大运营商云平台），加速AI应用在政务、工业、医疗等领域的普及。1、CPO技术：超大集群互连的核心方案在算力需求爆发的背景下，CPO技术凭借低功耗（较传统方案降低30%以上）、高带宽（支持1.6T及以上速率）的特性，成为AI集群互连的关键选择。根据LightCounting预测，CPO市场规模将从2024年的4600万美元飙升至2030年的81亿美元，年复合增长率达137%。国内厂商如中际旭创（全球光模块市占率第一）、新易盛等已深度参与英伟达供应链，为DGXH100/GH200集群提供800G/1.6T光模块，单机架光模块用量较传统数据中心提升5-10倍。2、光通信市场：边缘计算驱动结构性增长随着AI应用向边缘端渗透，工厂、基站等场景需部署大量微型数据中心，推动光通信节点数量激增。TrendForce预测，2025年400G以上光收发模块出货量将超3190万个（同比+56.5%），其中800G/1.6T产品占比快速提升。高速线缆领域，AEC（有源电缆）和ACC（有源铜缆）凭借更高的传输效率和可靠性，市场份额预计在2029年超过DAC（无源直连铜缆），销售额达67亿美元。3、运营商与主设备商的战略布局运营商的AI生态构建中国电信、联通、移动均将DeepSeek模型集成至自有云平台：天翼云推出DeepSeek-R1模型，支持政务、工业等场景的智能服务（如佛山陶瓷厂AI质检系统，缺陷识别准确率99.7%）；联通云通过星罗平台实现多规格模型适配，在全国预部署以应对激增的推理需求；移动云全链路适配国产昇腾生态，推动AI能力在智慧城市、车联网等领域落地。运营商云业务收入增长显著，预计2024年移动云和天翼云营收将突破千亿，为AI规模化应用提供基础设施保障。主设备商的技术突破华为2024年销售收入达8621亿元，消费者业务（手机、智能汽车）与智能汽车解决方案（收入同比+474%）成为增长引擎，同时昇腾生态在政务云等领域加速替代；中兴通讯完成手机直连低轨卫星的实验室验证，结合AI算法优化信号连接（如鸿宇卫星通信技术），为天地一体化网络奠定基础。其5G-AFWA产品通过AI天线动态扫描技术，显著提升工业场景的网络稳定性。4、挑战与趋势：技术依赖与国产替代DeepSeek短期内仍依赖英伟达CUDA生态（通过PTX中间指令优化），但华为CANN、摩尔线程MUSA等国产方案在特定领域（如政务云）已开始应用。预计未来3年，国内厂商在高速光芯片（如100GEML）、AI服务器等环节的突破将加速产业链自主化。市场波动与长期机遇近期CPO板块因市场情绪和股东减持出现回调，但长期看，AI算力需求增长（如推理集群需千颗GPU）和技术迭代（CPO/LPO方案）仍支撑行业景气度。机构预计，AI服务器光模块用量将是传统服务器的3-5倍，带动光通信市场持续扩张。边缘计算与天地一体化边缘端数据生成占比提升（预计2025年超70%），推动微型数据中心与光模块密集部署。中兴的卫星通信技术与DeepSeek模型结合，有望在应急通信、远程工业控制等场景实现突破。DeepSeek的低成本模型与CPO技术的协同发展，正在重塑全球AI算力格局。国内厂商在光通信、云服务、终端设备等环节的深度参与，为产业链自主可控提供了支撑。未来，随着边缘计算、卫星通信与AI的深度融合，光通信、算力网络、行业大模型将成为新的增长极，而技术迭代与生态合作将是竞争的关键。不过，目前CPO仍面临诸多关键技术问题有待突破，如光引擎调制方案的选择、光引擎内部器件间的封装架构以及实现量产可行的高耦合效率光源耦合等。短期内，CPO设备总体仍处于概念验证阶段，仅有博通进行了小批量试点。在国外，各主流芯片厂商纷纷积极布局CPO技术路线，且方案多样。AMD与Ranovus合作，Ranovus在2020年OFC首次展示CPO初步方案，此后不断推出新的光学引擎。2022年OFC，Ranovus宣布与AMD合作，展示XilinxVersal自适应计算加速平台（ACAP）的CPO实现；2023年OFC，两家公司又演示了AMD的Versal自适应SoC与Ranovus的Odin800G直接驱动光学引擎以及第三方800GDR8+重定时可插拔模块的互操作性。博通则积极推动CPO技术从交换机侧向服务器侧渗透，2021年推出配备CPO光学器件的下一代交换芯片系列，2022年展示与Tomahawk®4交换芯片共同封装的800Gb/s光学引擎，2023年展示基于Tomahawk®5的51.2TBaillyCPO原型系统，2024年3月向客户交付业界第一台51.2T的共封装光学以太网交换机，未来还尝试将CPO技术拓展到算力芯片。IBM与Finisar合作开发MOTION，其激光光源的2：1冗余备份设计值得关注，与博通选择的外置可插拔光源方案不同。英特尔自2020年起布局CPO，以光计算互连（OCI）为最终目标，在OFC2024上展示了最新的OCI进展，还开发了独特的可插拔光连接器，为CPO大规模量产奠定基础。国内厂商也在加紧跟进产业布局。华为、腾讯、阿里等大厂高度重视CPO技术发展，积极开展相关设备的储备和采购工作，并应用于自身超算业务，同时与国内产业链上下游企业紧密合作，促进CPO技术在国内的快速发展，提升国内在该领域的技术水平和产业竞争力。头部光模块厂商也纷纷推出共封装光学CPO方案，光通信上下游产业链的联特科技、锐捷网络、旭创等多家企业透露有CPO相关技术研发或业务布局，涵盖芯片制造、模块封装到系统集成等各个环节，形成了较为完整的产业链生态，共同推动CPO技术的产业化发展和应用普及。三、CPO技术优势（一）、CPO技术：超大集群互连的核心方案技术优势与市场爆发CPO通过光电共封装技术实现更低功耗（较传统方案降30%）和更高带宽（支持1.6T速率），成为AI集群互连的关键选择。LightCounting预测，CPO市场规模将从2024年的4600万美元飙升至2030年的81亿美元，年复合增长率达137%。产业链格局国内厂商如中际旭创（全球光模块市占率第一）、新易盛深度参与英伟达DGXH100/GH200供应链，单机架光模块用量较传统数据中心提升5-10倍。同时，华为昇腾生态在政务云等领域加速替代，2024年销售收入达8621亿元，智能汽车解决方案收入同比+474%。技术迭代与挑战近期CPO板块因市场情绪出现回调，但长期看，推理集群对千颗GPU的需求（如支持万亿参数模型）和技术迭代（CPO/LPO方案）仍支撑行业景气度。机构预计，AI服务器光模块用量将是传统服务器的3-5倍，带动光通信市场持续扩张。（二）技术原理剖析CPO技术是一项极具创新性的光电子集成技术，其核心在于将硅光模块与CMOS芯片通过高级封装的形式紧密耦合在背板PCB上。在芯片级别，激光器、调制器、光接收器等光学器件被巧妙封装，直接与芯片内电路实现集成，进而使光引擎与电交换芯片共同封装。这一独特的设计极大地缩短了交换芯片与光引擎之间的距离，有效提高了电信号在芯片和引擎之间的传输速度，为实现高速、高效的数据传输奠定了坚实基础。（三）技术变化对比相较于传统光模块，CPO技术在元器件使用上有着显著的变化，这些变化不仅体现了技术的革新，更推动了光通信领域的发展。1、减少的元器件部分有源光器件：在传统光模块中，分立的激光器芯片、探测器芯片等有源光器件各司其职。然而在CPO技术里，光引擎实现了多种光器件的高度集成，使得对这些分立有源光器件的需求大幅减少。这种集成化的设计不仅简化了系统结构，还提升了整体性能。部分机械组件：传统光模块中用于固定光器件和连接光纤的复杂机械结构，在CPO技术中也有了新的变化。由于光芯片和电芯片直接封装在一起，部分机械组件得以直接集成到CMOS衬底上，从而减少了对这些复杂机械组件的依赖，降低了系统成本和体积。部分信号处理芯片：传统光模块中的DSP芯片，在CPO方案里可能不再是必需的。因为CPO将光引擎和交换芯片紧密封装，通过交换芯片或其他集成方式就能实现信号处理功能，这一改变减少了对独立DSP芯片的需求，进一步优化了系统架构。2、增加的元器件光引擎：作为CPO技术的关键部件，光引擎集成了激光器、探测器、调制器、滤波器等多种光器件。它肩负着实现光信号的产生、传输、调制和解调等一系列重要功能，是保障CPO系统正常运行的核心组件。硅光芯片：随着硅光集成技术在CPO中的广泛应用，硅光芯片的使用量显著增加。硅光芯片能够在硅基材料上实现光学器件的集成，极大地提高了集成度和性能，为CPO技术的发展提供了有力支持。薄膜铌酸锂调制器：薄膜铌酸锂调制器可直接集成到ASIC旁边，实现数据的高速光传输。它能够显著降低信号传输的延迟和功耗，有效提升数据中心和高性能计算系统的效率，在CPO技术中发挥着不可或缺的作用。高速电互连结构：为了实现光引擎和交换芯片之间的高速电信号传输，先进的高速电互连结构应运而生。例如TSV（硅通孔）等3D垂直封装结构或类似于co-packaged的架构，这些结构能够保证信号的完整性和传输效率，满足了CPO技术对高速数据传输的严格要求。（四）CPO技术的关键优势CPO技术凭借其独特的共封装设计，将电子集成电路（EIC）和光子集成电路（PIC）紧密结合，展现出了诸多显著优势。1、降低功耗与信号延迟通过大幅缩短交换芯片和光引擎间的距离，将高速电气串行器/解串器(SerDes)链路的距离缩短至几毫米，CPO技术成功降低了I/O的总功耗和发热量，显著降低了信号延迟。同时，还提高了带宽密度，改善了信号完整性，为大数据时代的高速数据传输提供了有力保障。2、CPO交换机内部核心价值环节OE光引擎：作为整个CPO系统中负责光电转换的核心有源器件，OE光引擎通过2D、2.5D或3D封装的形式，将PIC光芯片与EIC电芯片封装在一起。2D封装：将PIC和EIC水平并列在PCB上，采用引线键合或倒装芯片连接。这种方式的优势在于可以单独设计制备EIC和PIC，具有较高的灵活性和成本效益。但缺点是PIC及EIC的电互联较长，高频信号容易发生明显衰减，且尺寸较大。2.5D封装：把PIC与EIC倒装在中介层上，两者之间有毫米级连接，再通过中介层的金属实现PIC与EIC的互联，中介层与封装基板或PCB板相连。2.5D封装是一种较为折中的方案，在性能、成本与制造周期之间取得了较好的平衡。3D封装：借助硅穿孔（TSV）、凸点（Bumping）、重布线（RDL）等先进的半导体封装技术，将PIC直接作为中介层，将EIC在垂直方向进行垂直互联。3D封装能够实现更短的距离、更高的气密性、更高频的性能及更低的功耗，但实现难度也更大。ELS外置光源：Externallasersource外置激光光源，现阶段的CPO交换机将激光源与PIC分离成一个独立模块。这种外置激光光源具有可插拔的特点，后期维护简单、灵活。ELS内部由若干个CW激光器芯片组成。FAU光纤阵列：FAU用于将光纤与光引擎进行精确的耦合对齐，有效减少信号损失，提高数据传输效率。MPO连接器：主要用于普通光纤SMF与保偏光纤PMF的连接，高芯数的MPO（如16芯MPO）可以有效缩减前面板所需端口数量。FiberShuffle光纤柔性板：CPO交换机中有成百上千根光纤，需要解决这些光纤在交换机空间内部布线的问题。在光引擎及前端面，通过光纤柔性光背板Shuffle的方式可以解决高密度光纤的问题。柔性光背板结合MT光纤接头，来自定义光纤的路由线路，以支持光纤的分配和处理。PMF保偏光纤：由于CPO光引擎对光的偏振状态非常敏感，需要光源保持激光偏振态。保偏光纤可以使光在光纤中仅沿着一个偏振方向传播，以此保证信号的稳定性。根据博通官网信息，博通推出的51.2TbpsCPO交换产品Bailly，采用2.5D封装方案，该产品包含8个6.4TBailly硅光引擎和Tomahawk5交换芯片，可以实现30%的功耗下降。同时，依据博通在ECOC2024上的演讲内容，相比于传统可插拔光模块的方案，使用CPO方案可以让一个NVL576（B200）架构集群的功耗由16.2kw降低至7.1kw，让一个由30528张GPU组成的AI集群功耗由832kw降低至366kw。综上所述，CPO作为一种新型光电子集成技术，通过将光引擎与交换芯片近距离互连，具备高带宽密度、低功耗、高集成度、低延时、小尺寸等优势，并可通过半导体制造技术实现规模化生产，被公认为是解决AI时代大数据高速传输的关键技术。四、光模块CPO驱动因素（一）CPO技术成为800G模块规模化应用的关键路径在光通信领域的发展进程中，800G和1.6T可插拔模块在技术和成本效益方面具有一定优势，它们充分利用了100G和200G单波长光学器件的特性，随着大算力应用场景的不断拓展，在QSFP-DD和OSFP-XD封装中得以实现。然而，在支持6.4T和12.8T容量时，可插拔封装在所需的电气和光学密度、热管理和能源效率方面面临着挑战。由于采用离散电气器件，功耗和热管理逐渐成为未来可插拔光学发展的限制因素。而使用硅光子学技术平台的共封装（CPO）技术，正是为了克服这些挑战而诞生。Yole预计，未来10年可插拔技术可能会发生整合，而CPO市场将形成多供应商的商业模式。CPO作为一种创新方法，将光学器件和ASIC紧密结合。在当前技术条件下，使用16个3.2Tbps光模块环绕50T交换芯片存在一定难度。近封装光学(NPO)通过使用位于主机板上的高性能PCB基板(一种interposer)来解决这一问题，而CPO则是在多芯片模块基板上使用模块环绕芯片。虽然NPOinterposer的空间更大，使芯片和光模块之间的信号路由更容易，同时仍能满足信号完整性要求，但是CPO的模块与主机ASIC的距离更近，可以实现更低的信道损耗和功耗。（二）数据流量及数据交汇量增长的强大推动根据IDC数据，全球数据流量呈现出迅猛的增长态势。从2015年的8.59ZB增长至2019年的41ZB，并且预测到2025年将增长至175ZB，2015-2025年期间的复合年增长率（CAGR）达35.18%。如此庞大的数据流量增长，使得传统的光通信设备难以满足高速率、大容量的数据流量的计算、存储、处理与传输需求。这一现状促使光通信设备朝着大容量、高速率方向不断实现技术升级和应用拓展，为CPO技术的发展提供了广阔的市场空间。（三）AI高算力传输需求的强劲驱动AI高算力传输需求成为推动数据传输速率不断演进的重要动力，促使其朝着400G、600G、800G甚至更高的速率发展。在过去的25年里，光纤通信(FOC)技术取得了长足的进步，可用的商业光纤链路的最高容量从20世纪90年代的2.5-10Gb/s发展到如今的800Gb/s。同时，流媒体超高清（UHD）视频的快速发展，使得网络流量以惊人的速度增长，并且这种增长跨越了从长途、移动访问到DC内网络的所有网络架构，进一步催生了更高的数据吞吐量需求。在大型云服务运营商大量采用昂贵的高数据速率400G和800G模块以及国家电信运营商对5G网络无线光收发模块的高需求的双重推动下，2021年光收发模块市场规模约为102亿美元，预计在2027年将达到247亿美元，2021-2027年期间的复合年增长率（CAGR）为16%。具体到细分市场，数通领域光收发模块包括以太网、AOC/EOM以及CPO/OBO光收发模块；电信领域光收发模块包括波分复用设备、PON设备以及无线前中回传设备光收发模块。其中，以太网光收发模块与CPO/OBO光收发模块市场规模的2021-2027年复合年增长率（CAGR）分别为20%与84%，增速十分显著。以太网光收发模块作为光收发模块最大细分市场，LightCounting指出，全球TOP5的云厂商，阿里巴巴、亚马逊、Facebook、谷歌和微软在以太网光收发模块上的支出将由2020年的14亿美元增长到2026年的超过30亿美元，800G光模块将从2025年底开始主导这一细分市场。另外，谷歌计划在4-5年后开始部署1.6T模块。（四）更高数据传输速率光模块的需求拉动目前，400GbE的部署正在数据中心网络中迅速展开。许多云提供商和电信运营商为了跟上不断增长的数据需求，积极寻求800Gbps光生态系统来提高带宽容量。800G光模块可支持更多配置，如2倍400GbE、4倍200GbE或8倍100GbE。当今的现代以太网交换机专用集成电路（ASIC）提供25.6Tb/s的总容量，以50GbpsSerDes（串行/解串）通道速率运行，由50GPAM-4调制技术驱动。在线卡中，通常需要重新定时器将PAM-4数据从交换机同步到光纤接口。在400G光模块中，可以使用额外的硅齿轮箱芯片将50GPAM-4电输入和输出（I/O）转换为每波长100G的光学I/O，以连接到100G单波长光学器件。到2023年的下一代ASIC芯片将提供51.2Tb/s的总容量，并以100GbpsSerDes通道速率运行。以太网交换机ASIC的升级，在简化开关系统内的电光转换并加速高速光模块的交换的同时，也极大地催涨了配套光通信器件及相关芯片的需求，为CPO技术的发展创造了更多的机遇和需求。
[*]五、产业链分析
（一）产业链概况CPO产业链结构清晰，由上游、中游、下游构成，各环节相互协同，共同推动CPO技术的研发与应用落地。上游：原材料与设备供应作为产业链的基础环节，上游为CPO技术提供关键物质与技术支撑：光芯片：包含激光器、探测器等核心部件，直接决定CPO产品性能。代表企业如长光华芯、仕佳光子，其研发与制造能力是技术突破的核心要素。光器件：负责光信号传输与转换，涵盖光模块、光连接器等。天孚通信、太辰光等企业通过深耕细分领域，为产业链提供多元化产品。光材料：硅光材料、光纤材料等是芯片与器件的制造基础，光库科技、天通股份等企业在材料研发与供应中占据重要地位。生产设备：光刻机、刻蚀机、封装设备等是制造环节的关键工具。德龙激光、罗博特科等企业通过布局先进设备，推动工艺升级。中游：CPO产品设计与制造中游是将上游资源转化为最终产品的核心环节：光模块制造：中际旭创、新易盛等企业通过集成光芯片与器件，完成CPO模块的整体开发，技术实力与量产能力是竞争关键。封装测试：对CPO模块进行性能检测与验证，确保产品符合设计标准，是保障可靠性的必要环节。下游：应用领域及最终用户CPO技术在多场景展现潜力：数据中心：实现高密度数据传输，如Facebook已在其网络架构中采用CPO技术，应用于高速交换、服务器互联等场景。人工智能：提升算力与能效比，成为高能效计算的重要方案。云计算：降低功耗并提高传输速度，微软Azure平台已引入相关技术。5G通信：华为等企业探索其在无线传输与网络稳定中的应用，推动通信技术升级。（二）市场竞争格局CPO技术面临高密度光电芯片设计、高带宽连接器、封装散热等核心壁垒，目前全球产业链主要由海外厂商主导，仅博通、英特尔、Ranovus、英伟达、AyarLabs等少数企业具备全流程解决方案能力：博通：2021年布局CPO领域，2022年与腾讯、锐捷网络达成合作；2024年展示集成光学附件的AI计算ASIC，通过CPO技术提升计算密度并降低功耗。英伟达：在交换机与GPU端同步布局，通过投资AyarLabs、与台积电共建硅光平台，计划2025年实现GPU与NVSwitch芯片的光互联。思科：预计CPO试用部署与51.2Tb交换周期同步，后续在101.2Tb周期内大规模应用。国内突破方向：光引擎：天孚通信等企业凭借无源器件（如FAU）产线优势，有望融入供应链。激光光源：源杰科技等厂商可依托成本优势切入ELS/CW光源市场。组装环节：新华三（已发布800GCPO交换机）、锐捷网络（51.2Tbit/sCPO交换机）等交换设备厂商，可基于博通等方案为国内客户提供CPO设备。（三）市场应用趋势当前CPO主流技术方案包括基于VCSEL的多模方案和硅光集成的单模方案，分别适配不同场景。随着数据中心对带宽密度的需求提升，CPO在大规模数据中心、高速率传输等领域的竞争优势将持续凸显，逐步从边缘场景向核心应用渗透。
[*]六、市场机遇
当下CPO的发展主要以满足海外AI算力需求为核心，产业链参与厂商多以海外企业为主导，这一发展态势可能对传统光通信产业链格局产生重大影响。一方面，硅光技术的重要性愈发凸显；另一方面，CPO对先进半导体工艺的需求增大。光引擎板块：硅光光器件/光模块作为CPO的核心器件，与硅光光模块技术同源，是传统光模块厂商的重要切入点。CPO的发展对光模块/光引擎厂商的综合实力提出了长期考验，一方面，硅光器件/模块厂商有望在产业发展中充分受益；另一方面，硅光芯片产业壁垒较高，头部厂商的深度布局有望迎来新一轮产业变革。从硅光工艺流程来看，硅光与微电子技术逐渐趋同，面临着光学、电学、热力学等多学科交叉融合和多层级跨越的问题，具有独特的产业特性，因此需高度重视配套工艺设备、软件厂商的市场机会，例如光引擎封测设备、仿真、设计软件等领域。光互连板块：ELS作为当前CPO主流光源方案，且CW-DFB光源也是当前硅光芯片主流方案，随着CPO的发展，ELS的需求有望增长。同时，光通信速率需求不断提升，硅光芯片的通道数也随之增加，CW光源需求量有望进一步扩大，因此需重视ELS及CW芯片供应厂商。相较于传统可插拔光模块方案，CPO方案在交换机内引入了额外的光纤及连接器，包括PM光纤、FAU、光纤连接器（如MPO/MT/扩束连接器等），根据光纤整理方案的不同，还可能涉及Fibershuffle等无源产品，相关无源器件供应商或将迎来发展机遇。先进工艺板块：Interposer作为2.5D封装电气互连的基础，根据材质不同可分为硅基、玻璃、有机Interposer，针对不同的封装方案，相关产品供应商将受到市场关注。CPO技术涉及大量先进半导体工艺和封装方案，随着CPO技术逐步落地，国内厂商有望直接获取相关份额，或与国内光引擎厂商合作，通过光引擎的封装及测试代工融入CPO产业链。交换机板块：CPO作为高速交换机方案之一，随着AIGC的发展，交换机产业链有望长期受益。七、相关公司中际旭创（300308）：公司是全球领先的光模块解决方案提供商，创始于2005年6月27日，2012年4月10日在深圳证券交易所上市。主营业务为高端光通信收发模块以及光器件的研发、生产及销售，产品线涵盖中低速光通信模块、高速光通信模块、光组件、电机绕组装备等产品，广泛应用于数据中心硬件设备领域。天孚通信（300394）：公司是光纤连接细分市场龙头、全球光器件核心部件领域的领先企业，创始于2005年7月20日，2015年2月17日在深圳证券交易所上市。主营业务为光器件整体解决方案提供商，专业从事高速光器件的研发、规模量产和销售业务，产品线涵盖光无源器件、光有源器件等产品，广泛应用于光通信、激光雷达等领域。新易盛（300502）：公司是国内少数批量交付100G光模块、400G光模块、掌握高速率光器件芯片封装和光器件封装的企业，创始于2008年4月15日，2016年3月3日在深圳证券交易所上市。主营业务涵盖全系列光通信应用的光模块，产品线包括点对点光模块、PON光模块、组件等产品，广泛应用于数据中心、数据通信、5G无线网络、电信传输等领域。源杰科技(688498)：公司是国内光芯片领头厂商，国内极少数攻克25G激光器芯片技术的企业，创始于2013年1月28日，2022年12月21日在上海证券交易所上市。主营业务为光芯片的研发、设计、生产与销售，产品广泛应用于光纤接入、4G/5G移动通信网络和数据中心等领域。002***：公司是国内光通信光模块器件最大公司，唯一能够自产10G及以上高端光芯片的企业，创始于2001年1月22日，2009年8月21日在深圳证券交易所上市。主营业务为光电子器件及子系统产品研发、生产、销售及技术服务，产品线涵盖光电子器件、模块、子系统产品等，广泛应用于数据中心、企业网、存储网等领域。300***：公司是国内光纤器件龙头，行业内的知名品牌之一，创始于2000年11月9日，2017年3月10日在深圳证券交易所上市。主营业务为光纤器件、铌酸锂调制器件及光子集成器件的设计、研发、生产、销售及服务，产品线涵盖光纤激光器件、光通讯器件、铌酸锂调制器件等产品，广泛应用于超高速干线光通信网、超高速数据中心等领域。301***：公司是国内少数可以批量交付涵盖10G、25G、40G、50G、100G、200G、400G全系列光模块的厂商，创始于2011年10月28日，2022年9月13日在深圳证券交易所上市。主营业务为专注于光通信收发模块的研发、生产和销售，产品线涵盖光器件、功能电路、光接口等产品，广泛应用于电信、数通等领域。603***：公司是国内ICT终端设备制造的领头厂商之一，华为高端光模块供应商，于2017年11月10日在上海证券交易所上市。公司主营业务为从事电信、数通和企业网络的终端设备以及高速光模块产品的研发、生产和销售，产品线涵盖电信宽带、无线网络与小基站、交换机、工业物联网基础硬件、高速光模块等产品，广泛应用于电信、数通和企业网络终端设备领域。... ...
[*]八、发展展望
1、CPO的核心优势与产业化现状作为实现高集成度、低功耗、低成本、小体积的前沿封装方案，CPO在光通信领域展现出显著潜力。其通过光电芯片共封装模式，可缩短信号传输距离、降低互连损耗，被视为未来超高速光模块的核心技术方向。然而，当前CPO仍处于产业化初期，需突破技术瓶颈、市场接受度、行业标准及制造能力等多重制约，其发展依赖全产业链协同推进。2、技术挑战与突破方向（一）封装工艺瓶颈CPO高度依赖硅通孔（TSV）、玻璃通孔（TGV）、多层高密度互连基板、凸点（Bumping）及芯片堆叠等先进封装技术，但各技术均存在局限性：TGV技术：加工易损伤玻璃表面，导致粗糙度高；量产效率低、电镀成本高；玻璃衬底黏附性差，易引发金属层异常；材料易碎性与化学惰性增加工艺难度。TSV技术：通孔加工、填充工艺要求苛刻，需晶圆减薄，存在成品率与可靠性风险。（二）器件性能优化压力硅光技术面临三大核心挑战：硅波导传输损耗需进一步降低；波导与光纤的高效耦合技术待突破；温度对功率与波长稳定性的影响需系统性解决，上述问题直接影响硅光器件的性能提升。（三）散热设计难题CPO内光学元件对热敏感，而高密度集成导致热积累易引发基板翘曲，影响光耦合与电气互连性能。有限的空间布局使散热设计成为关键瓶颈，需开发高效热管理方案以保障器件稳定运行。（四）仿真技术升级需求随着集成密度提升，多物理场（光-电-热-力）跨维度耦合仿真与跨尺寸（芯片-封装-系统）联合仿真成为必需。当前光子设计自动化（PDA）工具仿真效率低，难以支持大规模系统级分析；电子设计自动化（EDA）工具侧重电路级仿真，缺乏光子器件模型。开发兼容电路级与系统级的光子仿真模型，是实现光电联合仿真、提升设计效率的核心前提。（五）测试与良率管控困境光芯片与电芯片共封装模式导致测试复杂度激增，光/电器件因工艺差异需定制化测试方案，高密度通道进一步加大测试难度。优化测试流程、提升良率管控精度，是CPO规模化生产的必要条件。3、产业协同发展格局（一）与可插拔方案的竞争共存可插拔方案优势：供应链成熟，覆盖分立元件、光学组件、DSP芯片及PCB等环节，工业生态完善，适合长途传输、边缘数据中心等场景。CPO转型挑战：高度依赖硅光子学，需新型代工能力与工程技术，传统供应商转型成本高；当前主要面向大型云运营商，小型数据中心技术升级滞后可能延缓落地节奏。长期共存趋势：尽管CPO在数通短距场景具备功耗与成本优势，但可插拔方案通过硅光、薄膜铌酸锂（TFLN）等技术革新可维持特定市场，两者将在较长时期内并存，行业可能面临整合。（二）硅光代工产业的机遇AI与高性能计算驱动光互连需求爆发，小芯片（Chiplet）互连技术支持跨厂商组件混合封装，提升制造良率与工艺兼容性。龙头企业深度布局叠加AIGC算力需求，推动硅光代工向大规模量产演进，OIO等相似技术成熟将进一步打破传统电气互连瓶颈，加速CPO商业化进程。（三）市场规模与增长预测出货量：全球CPO端口销量预计从2023年5万增长至2027年450万，在800G/1.6T端口中占比接近30%。市场规模：2022年市场规模约3800万美元，2033年有望达26亿美元，复合年增长率（CAGR）达46%，主要增量集中于超大型云服务商的数通场景。4、商业化实现路径（一）技术路线定位CPO是面向未来的长期技术路径，旨在通过交换机级光电共封装实现成本与功耗优化，但短期受限于技术成熟度与产业链协同度，大规模应用尚需时间。相比之下，线性驱动光模块（LPO）采用可插拔形式，兼容现有供应链，适合快速部署。（二）数据中心架构优化CPO通过缩短光模块与交换芯片间距，最终实现光引擎与电芯片单片集成，推动硅光子模块与CMOS芯片紧密耦合，重构数据中心光互连架构，在成本、功耗、尺寸维度实现迭代升级。（三）渗透率提升节奏高速率CPO渗透率预计从2024年起步，海外市场因800G/1.6T光模块需求迫切率先落地，国内市场紧随其后。OIF发布的3.2T共封装模块协议为标准化铺路，加速技术商用进程。（四）厂商综合实力考验CPO的推进本质是网络架构的系统性优化，需光模块厂商、交换芯片厂商、设备商及元器件供应商协同研发。企业竞争焦点集中于光模块零部件技术积累、封装工艺研发能力及下游客户合作深度，长期技术沉淀与生态整合能力成为关键壁垒。CPO作为光通信领域的颠覆性技术，兼具技术创新性与市场爆发力，但其产业化进程需跨越技术、生态、成本多重门槛。未来，随着硅光技术突破、仿真测试体系完善及产业链协同深化，CPO有望在AI算力需求驱动下，逐步从边缘场景向主流市场渗透，与可插拔方案形成差异化互补格局，共同推动光通信产业升级。
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