光博会-第26届国际光电博览会(CIOE2025)

文章来源：智车行家整理自国信证券研究报告

导读

2025Nvidia 的 GPU 技术大会黄仁勋主题演讲中公布了其采用在其 Quantum InfiniBand 和 Spectrum 以太网交换机系列中部署共封装光学器件(CPO) 的计划。

CPO作为一种新型的光电子集成技术，受到产业界众多头部企业关注。此次，英伟达正式发布硅光子网络交换机Spectrum-X和Quantum-X，目的是推动AI工厂扩展到数百万GPU级别。值得关注的是，英伟达的硅光生态系统伙伴包括了台积电、康宁、Browave、Coherent等知名公司。

随着SerDes速率的快速升级，以及硅光材料和3D封技术装的逐步成熟，CPO技术有望快速迭代，也为光互联Optical IO技术（算力芯片间光互联）的发展奠定了良好基础。

AIGC革命的驱动下，CPO技术产业化进程继续加速

光电共封装CPO是一种在数据中心互连领域应用的光电集成技术，目前主要用在交换机接口中。通过将交换芯片和光器件共同装配在同一个插槽上，使得光信号和电信号在同一芯片上进行转换和处理，该技术缩短了芯片和模块之间的走线距离，最大程度地减少高速电通道损耗和阻抗不连续性，也在传输速率提高的同时大大缩减功耗，行业头部企业博通（Broadcom）和扇港（SENKO）均分析过CPO技术可助力交换机整体系统减少功耗25%-30%。

在本轮AIGC革命的驱动下，CPO技术产业化进程继续加速。全球互联网云厂持续加大AI资本投入，CPO作为数据中心网络互联中降本降功耗的优选技术，备受全球各大通信电子头部企业关注。博通自上一代25.6T交换芯片起，就开启了CPO交换机商业化推进；英伟达加速推进支持IB(InfiniBand)和以太网两种协议的CPO交换机。国内交换机头部厂商新华三、锐捷网络近两年也陆续发布了商用CPO交换机。而随着SerDes速率的快速升级，以及硅光材料和3D封技术装的逐步成熟，CPO技术有望快速迭代，也为光互联Optical IO技术（算力芯片间光互联）的发展奠定了良好基础。

CPO交换机相比传统交换机，需引入近交换芯片的光引擎、光柔性板Fiber Shuffle/保偏光纤PMF、外置激光器ELS及CW光源等。根据Lightcounting预测，未来5年CPO技术渗透率将快速增长，预计到2029年，3.2T CPO端口出货量预计将超过1000万个（2024年CPO端口出货量不超过十万个），若有100万个GPU做千卡GPU集群，则需要超过1,500万个CPO端口；按照目前各类器件的价格测算（并考虑价格年降），未来5年光引擎的市场空间超过100亿美元，光源ELS、光柔性板Fiber Shuffle、连接器MPO、光纤阵列FAU的市场空间超过30亿美元。

CPO加速落地源于AI催化，推动先进封装、光互联(OIO)等新技术发展

光电共封装（CPO）是一种新光电互联集成技术

光电共封装（CPO）是一种在数据中心光互连领域应用的光电共封装方案。其核心是将光模块不断向交换芯片靠近，缩短芯片和模块之间的走线距离，并逐步替代可插拔光模块，最终把交换芯片（或XPU）ASIC和光/电引擎（光收发器）共同封装在同一基板上，光引擎尽量靠近ASIC，以最大程度地减少高速电通道损耗和阻抗不连续性，从而可以使用速度更快、功耗更低的片外I/O驱动器。CPO技术的核心是光电芯片，它包含了光学器件和电子器件。在光电芯片内部，光学器件将光信号转换成电信号，电子器件将电信号转换成光信号。

CPO技术目前主要用在交换机中

CPO技术目前主要用在交换机接口中，主要是将网络交换芯片和光模块共同装配在同一个插槽（Socket）上，形成芯片和模组的共封装，从而使得光学信号和电学信号在同一芯片上进行转换和处理；即将电子芯片和光电器件放在一起进行封装，以实现高集成度、高性能的光电器件。

CPO不仅减少了高速电通损耗，其能效优势也非常显著

智算中心驱动的高速率场景下，降本、降低功耗需求显著。SerDes速率不断提升，光模块之间的功耗不断升高，随着40G、100G、400G、 800G的迭代，相比2010年的交换机，目前51.2T的交换机中，光器件能耗增加26倍，光模块整体功耗大约可占交换机功耗的40%以上。

根据SENKO数据，CPO显著降低光模块功耗，助力系统整体功耗减少25%-30%。

LPO是目前短距离传输过渡方案，CPO正开启商用进程

LPO（linear drive pluggable optics)，线性驱动可插拨光模块，通过线性直驱技术替换传统的DSP，实现系统降功耗、降延迟的优势，但系统误码率和传输距离有所牺牲。LPO摒弃数字信号处理器（DSP），通过使用具有优异线性度和均衡能力的转阻放大器（TIA）和驱动芯片（DRIVER）来替代DSP，消除信号恢复需求，降低处理开销和系统延迟，特别适用于对时序要求极高的高性能计算中心（HPC）中GPU间通信场景。

目前SerDes主流规格112G很快升级到224G， LPO无法跟上224GSerDes的要求。部分DSP领域较弱厂商推进LPO方案。Macom、Semtech、美信等DSP领域较弱的电芯片厂商大力推进LPO，以绕开DSP短板。目前LPO方案标准化尚未成熟，主要集中在电接口和光接口。

相对于LPO，CPO注重光电共封装，适用于高速高密度互联传输场景，能满足高速数据传输需求，且在适配未来高规格 SerDes 方面可能比LPO更具潜力。随着数据量爆发式增长，对高速传输需求日益迫切，CPO 因具备满足高速传输需求的优势以及较大技术潜力，能跟上技术升级步伐，为行业发展提供持续技术支持。

目前CPO技术已经开始小批量商用。在2022年，博通就与腾讯合作，博通将提供25．6Tbps Humboldt CPO交换设备，采用博通Tomahawk®4交换芯片，直接与4个3．2Tbps SCIP光学引擎耦合和共封装

本轮AIGC革命也推动了CPO技术加速迭代更新，未来CPO技术主要演进路径包括：

➢技术趋势一：电信号SerDes传输速率不断迭代，2024年224G速率成熟，推动光电信号单通道传输速率再提升一倍，CPO集成度持续提升。未来随着SerDes传输速率的提升，CPO技术能力将继续增强。

➢技术趋势二：通过硅光材料实现降本降功耗。

➢技术趋势三：采用3D先进封装，将光电芯片进行垂直互连，可以不仅能实现更短的互连距离、更高的互连密度和更好的高频性能，还能实现更低的功耗、更高的集成度和更紧凑的封装。

➢技术趋势四：Ayarlabs、博通、intel等头部厂商均在积极研发Optical IO技术，实现算力芯片间的光互联。

发展催化一：AIGC推动数据中心及交换机放量，CPO持续受益

AIGC技术迅猛发展，算力需求激增，全球互联网云厂持续加大资本开支。据IDC数据，2025年全球人工智能服务器市场规模将增至1587亿美元，2028年有望达到2227亿美元，生成式人工智能服务器占比将由2025年的29.6%提升至2028年的37.7%。四大北美互联网云厂商2025年规划资本开支合计预计超过3100亿美元，其中谷歌750亿美元，亚马逊1050亿美元，微软800亿美元，META超过600亿美元。中国四大互联网云厂2025年资本开支合计预计超过5000亿人民币。

数据中心交换机受益人工智能产业发展，根据IDC 2024年Q3数据，数据中心板块以太网交换机市场收入在其Q3同比增长了18%，从Q2到Q3环比增长了6.2%。特别是200/400 GbE交换机市场三季度收入同比增长126.3%，环比增长23.8%，这得益于最高速率以太网交换机强劲的需求推动。生成式AI数据中心以太网交换机市场将以70%的年复合增长率呈指数级增长，将从2023年的6.4亿美元增长到2028年的90.7亿美元。

CPO在显著提升能效趋势下，作为交换机的下一代高速互联技术，有望持续受益交换机行业增长。

发展催化二：英伟达在今年加速推动CPO商业化进程

英伟达计划在2024年下半年提出过CPO技术的IB交换机，该交换机前面板有144个MPO光接口，支持36个3.2T CPO，内部有4个28.8T的交换芯片（总共115.2T的交换能力）。该交换机有望在2025年第三季度实现小批量生产。

英伟达也计划于2026年推出CPO版本的Spectrum4 Ultra X800以太网交换机。后续英伟达仍然会发布Spectrum5、 Spectrum6系列交换机。

发展催化二：头部芯片厂商(博通、Marvell等)均加速CPO商业化

博通在上一代Tomahawk4就尝试CPO技术，并率先向小部分客户交付业界首款51.2Tbps CPO以太网交换机Bailly（Tomahawk5）。Bailly产品集成8个6.4-Tbps硅光子光学引擎和Broadcom一流的StrataXGSTomahawk5交换机芯片，相比可插拔收发器解决方案，Bailly使光学互连运行功耗降低70%，硅面积效率提高8倍。Marvell在2022年展示CPO，在2024年OFC上推出的3DSiPho引擎，是业内首款支持200Gbps电接口和光接口的技术，为CPO集成到其XPU提供基础，客户能将CPO无缝集成到下一代定制XPU中；其6.4T3DSiPho引擎高度集成，相比100Gbps接口的同类设备，带宽和输入/输出带宽密度翻倍，每比特功耗降低30%。

Ranovus在OFC2021发布Odin品牌模拟驱动CPO2.0架构以进一步帮助客户降低产品功耗和成本。该产品是Ranovus和IBM, TE以及Senko合作共同开发的。CPO技术支持nx100Gbps PAM4 光接口和ML/AI电芯片在一个封装内，是一种创新的光器件技术。

发展催化三：国内各大厂亦在跟进CPO技术

国内交换机厂商已陆续发布CPO交换机。锐捷网络已发布 25.6Tbps CPO 交换机，并且参与编写了 COBO 的 CPO 交换机设计白皮书，在 CPO 技术应用方面走在国内前列。新华三已推出 800G CPO 硅光数据中心交换机（H3C S9827 系列），单芯片带宽高达 51.2T，支持 64 个 800G 端口，融合了 CPO 硅光技术、液冷散热设计、智能无损等先进技术。中兴通讯在 CPO 相关的光引擎和光电封装等技术领域进行研究，申请了涉及 CPO 模块的激光光源选择方法的专利，其新一代 400GE/800GE 数据中心交换机具备高性能，支持单槽14.4T，并采用了智能无损技术。

国内光模块厂商积极布局CPO技术。中际旭创、新易盛、光迅科技、华工科技等均有布局CPO模块，有的厂商CPO模块已经向客户送样测试。天孚通信为CPO提供关键组件，如激光器、透镜阵列等，在800G技术时期成为英伟达的独家供应商，2023年 9 月送出的 1.6T 硅光光引擎被英伟达用于CPO上的封装。

技术趋势一：单通道SerDes速率逐步提升，CPO能力变强

电信号传输能力核心是SerDes技术，是芯片与外界交换数据的基本单元，光端口带宽为Serdes带宽整数倍。SerDes的全称是SERializer(串行器)/DESerializer(解串器)，是一种高速的时分多路复用（TDM）、点对点(P2P)的串行通信技术。交换机以及传统可插拔光模块的输出电口/光口通道数取决于SerDes速率，高速率SerDes提升了CPO及光引擎的集成度，还可以减少传输通道，降低功耗。GPU/ASIC芯片间的互联也推动了SerDes的升级需求。

224G SerDes产品在2024年开始逐步成熟，Marvell在FQ4 2024业绩电话会上表示，其下一代单通道200Gb/s速率的1.6T PAM DSP产品已经在客户侧进行认证。而随着SerDes在未来传输速率向448G升级，未来光引擎处理带宽预计升级到6.4T、 12.8T，对应CPO交换机内光纤及光通道数同等受益。

技术趋势二：使用硅光材料提高集成度

集成度是III-V族化合物向硅基材料演进的主要驱动力。硅光芯片将激光器、调制器、探测器、波导等集成在一块芯片上，实现了高度集成化。这种集成化设计大大减小了光模块的尺寸和重量，降低生产成本和功耗，提高芯片的可靠性和稳定性。硅光芯片与CMOS工艺兼容，简化制造工艺流程。硅光芯片的制造兼容成熟的CMOS工艺，通过CMOS工艺集成更多光器件，使得制造过程更加高效可控。

技术趋势二：使用硅光材料实现降本降功耗

材料演进将驱动硅光模块具备成本优势。硅元素自然丰度高，相比In等元素成本更低，且晶圆制备工艺成熟，尺寸大。硅光器件可在8-12英寸晶圆上一次加工，集成度高、芯片尺寸小，一次加工可得更多芯片。硅光模块基于硅基材料制备，内部光损耗小，具备低功耗优势。同时，硅光波导折射率差大，弯曲半径小，能实现器件小型化。此外，高集成度、原材料成本低、兼容CMOS工艺和低功耗共同作用，使规模化生产后的硅光模块成本低于传统光模块，成本优势显著。

台积电与日月光和富士康等大厂联合成立了SiPh联盟，以推动硅光技术标准协议，整合上下游资源，共同推动中国台湾加速SiPh产业发展。中国台湾工研院产学研国际战略中心指出，AI与高端数据中心将是硅光子市场爆发的突破点，预期该技术将从光收发器演进至CPO 和Optical I/O。

技术趋势三：3D先进封装逐步成为主流技术

CPO 技术将增加先进封装工艺需求，是能有效提升功能密度的工艺技术。先进封装采用先进的设计思路和先进的集成工艺技术，如硅通孔（TSV）、重布线（RDL）、倒装（Flip Chip）、凸点（Bumping）、引线键合（Wire bonding）等对芯片进行封装级重构：

◆2D封装的CPO技术是将光子集成电路PIC和集成电路并排放置在基板或PCB上，通过引线或基板布线实现互连。2D封装的优点是易于封装、灵活性高。

◆2.5D 封装将EIC和PIC均倒装在中介层（Interposer）上。通过中介层上的金属互连PIC和EIC，中介层与下方的封装基板或PCB板相连。

◆3D封装技术将光电芯片进行垂直互连，可以不仅能实现更短的互连距离、更高的互连密度和更好的高频性能，还能实现更低的功耗、更高的集成度和更紧凑的封装。

玻璃基板拥有低损耗、高封装密度和光学透明性的优势，玻璃基interposer芯片可提供更宽的带宽和更低的制造成本，或逐步应用在CPO技术中。

技术趋势四：CPO应用在算力芯片，向光OIO（输入输出）发展

Ayarlabs、博通、intel等头部厂商均在积极研发Optical IO技术，实现算力芯片间的光互联。

技术趋势四：CPO应用在算力芯片，向光OIO（输入输出）发展

OIO（Optical IO）主要用于芯片互联。为了解决计算芯片CPU, GPU, XPU等之间的互联问题(chip to chip interconnect)，OIO利用光互连低功耗、高带宽、低延迟的优势，取代传统的electrical IO方案，芯片输入输出的IO变为光信号，进而构建分布式计算网络。为了实现计算资源的池化技术，Optical IO对延迟latency的要求比较高。从封装形式上看，Optical IO也是将光芯片与电芯片封装在同一基板上。

CPO技术涉及各器件均有望迎来快速增长

CPO交换机主要图解

CPO交换机构成包括核心交换芯片、OE光引擎、光柔性背板/内部SMF及PMF光纤、电源等相关配套；前面板主要插入MPO/MXC/MMC连接器，ELS外置激励光源，后面板主要放散热模块。交换机的交换芯片Switch ASIC将有源电信号输出，在光源的激励下通过光引擎将电信号转变为光信号，再通过光柔性背板/内部SMF光纤传输到前面板的MPO/MXC/MMC连接器，最终将信号通过外部光纤传输到远端。

拆解CPO（1）：OE光引擎负责将交换芯片出口电信号转光信号

光引擎是光电转换功能中负责光信号处理的部分。光引擎的应用场景包括400G/800G等传统高速光模块、高集成度的共封装光学（CPO）交换机以及更多光互连领域。光引擎主要分为基于硅光和基于VCSEL的技术路线，在CPO趋势下，光引擎的使用量或大幅增加。

➢传统光引擎多基于分立器件构建，采用III-V族材料（如InP、GaAs等）。其发射端由EML激光器搭配分立调制器构成，接收端则包含PIN/APD探测器与TIA芯片，无源器件常见有透镜、隔离器、陶瓷套筒等。但传统光引擎独立封装结构导致体积较大，在高密度设备中难以满足高集成的需求，超高速率信号传输质量难以适配未来高速网络需求。

➢基于硅光芯片的光引擎因集成度高、CMOS工艺兼容成为主流。硅光集成方案以硅及硅基衬底材料为基础，借助CMOS工艺开发集成，融合集成电路与光子技术优势，具备高集成度、高速率、低功耗潜力等优点，适用于超大规模数据中心、长距离光传输及AI集群的高速通信需求。Vcsel光引擎方案以III-V族材料（如InP、GaAs等）作为衬底，使用Vcsel阵列技术集成，在超短距离传输中具备成本和功耗优势，在800G及以下速率市场VCSEL方案凭借成本和功耗优势占据重要份额。当前基于硅光芯片的光引擎因集成度高被视为未来主流，尤其在3.2T及以上速率场景中，其带宽密度和能效比优势将进一步凸显。

拆解CPO（1）：台积电目标将OE光引擎提升到12.8Tbps

当前光引擎封装技术快速演进，主要围绕CPO和高密度集成展开。其中2.5D封装通过中阶层横向集成光引擎与电芯片，以平衡产品和性能，适合现有基础设施升级；3D封装利用SoIC-X、CoWoS等工艺将光芯片与电芯片垂直堆叠，缩短信号路径，降低功耗和延迟。

光引擎封装以2.5D中介层集成为主流，3D堆叠为未来演进方向。博通通过2.5D封装实现64通道PIC与EIC集成，支持100G/通道速率，应用于51.2TCPO交换机。台积电在2024年北美技术研讨会上展示了其3D光学引擎的路线图，并计划为台积电制造的处理器提供高达12.8 Tbps的光学连接：

➢第一代3D光学引擎（COUPE）将集成到运行速度为1.6 Tbps的OSFP可插拔设备中，这一传输速率远超当前铜缆以太网标准（最高800 Gbps），显示了光互连在网络密集型计算集群中的直接带宽优势，以及预期的节能效果。

➢第二代COUPE计划将光学器件与交换机共同封装到CoWoS封装中，将光学互连提升到主板级别，第二代COUPE将支持高达6.40 Tbps的数据传输速率，且延迟更低。

➢第三代COUPE预计将将传输速率提高到12.8 Tbps，同时使光学连接更接近处理器。目前，COUPE-on-CoWoS正处于开发阶段，台积电尚未公布具体的目标日期。

拆解CPO(2)：外置ELS激光器是目前光源主流方案

外部激光源ELS（External laser source）发射的激光经调制后，携带电信号转化的光信号，通过光纤实现高速传输。业内有ELS内置和外置两种方案，外置方案是通过优化设计和采用新型插芯等技术，提高设备集成度。

ELS外置趋势是朝着更高集成度、高速率、更小型化以及更便捷维护的方向发展。ELS将与更多的光学和电学元件进行高度集成，减少系统体积和复杂度，提升整体性能。随着数据中心网络向更高速率演进，ELS需要支持更高的带宽和数据传输速率。当前新华三 CPO 交换机采用新型 PELS 直通型外置光源。通过优化设计和采用新型插芯等技术，提高设备集成度，使51.2TCPO交换机最低降至1U高度，节省空间；连接器可独立拆卸更换，方便清洁维护，满足了数据中心对设备高效、可靠的需求。

拆解CPO(2)：ELS的CW光源有大功率趋势，有望集成于硅光芯片中

CW光源扩大功率以提升分支比，可降低激光器用量，进一步减少成本。产业目前在400G DR4/800G DR8硅光方案采用70mW CW光源，分支比为1:2，即400G（4通道）采用2个CW光源、800G（8通道）采用4个CW光源。后续趋势来看，分支比扩大能够减少激光器用量，进一步降低成本。

拆解CPO（3）：FAU (光纤阵列连接器)将光纤与光波导对齐

FAU通过集成化设计，将多根光纤按特定规则排列固定，搭配高精度连接器，实现光信号的高密度输入/输出，具备高重复性和低插入损耗特性，减少SMF/PMF与光芯片连接时的信号损失。

FAU通过“精细校准结构”实现纳米级校准，确保光纤与光波导精准对齐。在光引擎与外部光路的连接中，FAU作为中间过渡单元，一端通过机械微结构或高精度接口对接SMF(单模光纤)/PMF(保偏光纤)，另一端连接光芯片的光波导，确保光信号从光纤到芯片的高效耦合。

以博通定制的光纤阵列连接器为例，其在14.43毫米长度内集成72条光纤，采用127μm间距设计，包含光纤、高重复性连接器等部件，兼具低插入损耗、耐弯曲性能，且支持可插拔操作，便于维护。

拆解CPO（4）：PMF（保偏光纤）保证外置光源的传输稳定

保偏光纤通过稳定偏振态，保证外置ELS光源传输稳定。保偏光纤通过引入双折射结构，使两个偏振态的传播常数差异显著，抑制模式间耦合，从而保持偏振态稳定。普通光纤中光信号的两个正交偏振态传播速度相同，易受外界干扰导致偏振态随机变化。在CPO方案中PMF(保偏光纤)保持光信号偏振态稳定，且在复杂电磁环境或长距离传输中，PMF可减少偏振模色散（PMD），提升信号质量。SMF与PMF混合封装， PMF作为特种光纤单价远高于SMF。

拆解CPO（5）：Fiber Shuffle （光纤分配盒）管理路由光纤束

Fiber Shuffle是实现高密度光纤路由的方案，保偏光纤和普通光纤都可以“印刷”在Fiber Shuffle上。Fiber Shuffle可以支持多样化光线配置，提高系统集成度，控制光纤弯曲半径在公差范围内，标准化光纤从光引擎到中间板的长度，保障高速光连接的稳定性与可靠性。以US Conec的EZ Shuffle 系统为例，该产品可简化高达256根光纤的路由过程，通过精密光纤管理槽位维持光纤排列顺序，支持光纤交叉、环回、菊花链等多种组装类型的光纤管理，确保光纤布局有序，避免缠绕。

Optec 51.2Tb CPO的fiber shuffle 方案集成1024根SMF和128根PMF，搭配MXC®、MT、MMC®-16等多种连接器，满足高速信号传输的接口需求，同时控制光纤弯曲半径以保障插入损耗和可靠性，价格在1000美金左右。

拆解CPO（6）：MPO(光纤连接器)实现数据中心内光模块互联

MPO连接器采用MT插芯实现多根光纤并行连接，具备高密度链接、高速通信、扩展性和易于维护性特点。通过插芯和机械结构，将两根光纤的端部精确对准，使光信号能够在光纤之间稳定传输。

在数据中心内，光模块通过MPO互联完成数据传输。在数据中心机柜间，通过MPO-MPO光缆连接两侧的MPO 配线架，实现交换机、服务器等设备的高速光互联，支持40G/100G/400/800G等高速率传输，单根MPO线缆可集成12芯、16芯、24芯甚至更多光纤，大幅减少布线数量，节省机柜空间。根据FS飞速网价格，当前24 Fibers MTP®/MPO售价81美元，8 Fibers MTP®/MPO售价69美元。

拆解CPO（6）：MPO应用也在CPO内部，布线密度越来越高

随着MPO从基础的12芯向24芯甚至更多芯数演进，单连接器可集成更多光纤成为趋势。MMC是一种支持多芯光纤集成的连接器，更高布线密度是核心优势。MMC采用精密光纤排列与封装技术，优化插芯结构、缩小连接器间距，在单位面积集成更多光纤触点，实现“更小体积、更高芯数”。

如MMC-16每1RU可容纳3456根光纤，约为MPO-16的3倍，紧凑的机械设计与光纤排列技术，MMC在单位空间内集成更多光纤，其低插入损耗、高可靠性特性，更适配1.6Tbps等超高速率场景。

CPO拆解（7）：EIC（电芯片）处理电信号，与光芯片共封装

传统的光模块包括光电处理两部分，CPO交换机大大缩短电气连接，电信号基本以EIC方式存在。

➢PIC 位于 EIC 之上：在此配置中，PIC 位于 EIC 顶部。然而，在 EIC 中创建 TSV 可能具有挑战性，因为它通常需要在先进的晶圆节点上制造。为了克服这个问题，我们采用了晶圆级扇出工艺，形成高铜柱以实现与顶部 PIC 的垂直互连。由此产生的光子 FOPOP 在光耦合方面表现出色，因为 PIC 的悬垂部分允许光边缘耦合。

➢PIC 位于底部：使用其中形成的 TSV 与顶部 EIC 进行垂直互连。FAU 组装解决方案以及 PIC翘曲控制对于这种光子无模2.5D 结构至关重要。由于更好的电源完整性和信号完整性，这种设计提供了更好的散热效果，并且可以实现更高的传输数据速率，例如每通道超过 200G。最终，光子无模2.5D结构提供了卓越的解决方案，使得带有TSV的PIC成为硅光子学不可或缺的一部分。

CPO市场空间：渗透率持续上升，端口出货量未来5年快速增长

CPO端口出货将在未来5年快速放量。随着数据中心对高速互联需求的增长，CPO在满足大规模、高宽带连接方面市场潜力突出。根据lightcounting预测，预计到2029年，1.6TCPO端口出货量可观，3.2TCPO端口出货量预计将超过1000万个。若以1024-GPU规模的集群配置来计算，若有100万个GPU组成这样的集群，仅NVLink连接就需超1500万个3.2TCPO端口。GPU集群规模持续扩大，对高速、低延迟的互连需求剧增。

CPO技术能够满足多机架间大量高速互连的需求，英伟达可能在2028年使用CPO实现由八个机架的GPU组成的行级NVLink连接域，将极大地推动CPO在AI领域的应用和市场增长。

随着SerDes速率不断升级，3.2T速率为主的时代，CPO技术有望成为主流的互连解决方案。不同数据速率下CPO的渗透率有所不同。根据lightcounting预测，2029年，800G（100G每通道）CPO渗透率预计为2.9%，1.6T（200G每通道）CPO渗透率预计为9.5%，3.2T（400G每通道）CPO渗透率预计高达50.6%。

CPO市场空间：CPO相关各类器件市场空间超百亿美元

目前主流两类CPO交换机方案：

➢英伟达Quantum 3400 IB交换机：使用28.8T交换芯片4个及对应fiber shuffle 4个，3.2T光引擎36个，18个ELS光源，144个MPO，36个FAU；其中，假设112G SerDes速率，则3.2T光引擎等效32通道，需配置对应75mW的CW光源8个或300mW的CW光源2个，fiber shuffle为594芯(576 SMF+18 PMF)，16芯MPO 4个，32发32收FAU 1个。

➢博通交换机51.2T Bailly CPO交换机：使用51.2T交换芯片1个对应fiber shuffle 1个，3.2T光引擎16个或6.4T光引擎8个，16个ELS光源，64个MPO，16个FAU；其中，假设112G SerDes速率，则3.2T光引擎等效32个通道，需配置对应75mW的CW光源8个，fiber shuffle为1152芯(1024SMF+128PMF)，16芯MPO 4个，32发32收FAU 1个。

根据lightcounting预测的2029年3.2T光引擎数量超过1500万只，预计CPO相关器件市场空间超过100亿美元。

产业链各关节头部公司均在积极布局CPO

CPO及硅光产业链图谱

CPO产业链主要包括上游原材料与设备供应商、中游CPO产品设计与制造商、下游应用领域及最终用户等环节。产业链上游主要包括用于制造CPO产品的原材料(如硅材料、光学元件、电子元件等)以及生产设备(如光刻机、刻蚀机、封装设备等)。中游是CPO产品设计与制造商环节，负责将上游提供的原材料和设备进行加工、组装和测试，形成具有特定功能的CPO产品。下游为CPO应用领域，CPO产品的应用领域非常广泛。

CPO相对于传统光模块，减少了部分有源器件，如激光器芯片、探测器芯片等，增加了集成多种光器件的光引擎、硅光芯片和薄膜铌酸锂调制器等，故CPO产业链上游中硅光光引擎和ELS/CW光源需求增长，相关厂商迎来机遇；中游光模块需适配技术升级，封测更重要，光纤管理硬件和连接器领域企业业务拓展；下游数据中心等应用端推动研发应用，设备环节率先受益，整体呈现积极发展态势。

CPO产业链主要上市公司

交换机头部企业：新华三（紫光股份）

紫光股份是全球新一代云计算基础设施建设和行业智慧应用服务的领先者，提供智能化的网络、计算、存储、云计算、安全和智能终端等全栈ICT基础设施及服务。公司的产品、解决方案与服务主要面向政府、运营商、互联网、金融、教育、医疗、农业、交通、能源、制造等众多行业用户。紫光股份主要的子公司包括新华三、紫光云、紫光数码、紫光软件等。

其中新华三是公司ICT基础设施及服务业务的主要经营平台，新华三布局“云-网-安-算-存-端”全产业链，可在云计算、大数据、人工智能、边缘计算等多个领域提供解决方案。公司2024年前三季度:营业收入: 588.39亿元，同比增长6.56%，归母净利润: 15.82亿元，同比增长2.65%。

根据IDC数据，2024年第一季度，新华三在中国以太网交换机市场以34.8%的市场份额排名第一。新华三在2023年业界首发800GCPO硅光交换机，单芯片51.2T交换能力，支持64个800G端口，并融合CPO硅光技术、液冷散热设计、智能无损等先进技术，全面实现智算网络高吞吐、低时延、绿色节能三大需求，适用于AIGC集群或数据中心高性能核心交换等业务场景中。

新华三800GCPO硅光交换机可支撑单个AIGC集群规模突破3.2万台节点，较上一代400G组网规模大幅提升。800G交换机在完全满足大规模AIGC集群无阻塞传输需求的基础上，能够进一步提升单集群的网络规模，从而最大程度保障AIGC集群的运算效能。

交换机头部企业：锐捷网络

公司是行业领先的ICT基础设施及行业解决方案提供商，主营业务为网络设备、网络安全产品及云桌面解决方案的研发、设计和销售。自2003年成立以来，公司致力于将技术与场景应用充分融合，贴近用户进行产品方案设计和创新，助力各行业用户实现数字化转型和业务价值创新。

经过近二十年的发展，凭借扎实的自主创新实力、贴近用户的解决方案和专业快捷的客户服务，公司产品和方案现已广泛应用于政府、运营商、金融、互联网、教育、医疗、能源、交通、商业、制造业等行业信息化建设领域，业务范围覆盖50多个国家和地区。公司2024 年前三季度实现营收83.8 亿元，同比增长5.4%；实现归母净利润4.1 亿元，同比增长47.7%。

根据IDC数据统计，2019年至2023年，锐捷网络在中国以太网交换机市场占有率排名第三。2022年锐捷网络正式推出了首款应用了CPO技术的数据中心交换机。整机交换容量为25．6Tbps，2RU的机箱高度，支持32x400G QSFP112可插拔光模块接口和16x800G MPO16光接口。

光器件头部供应商：天孚通信

天孚通信是光通信精密元器件一站式解决方案提供商，主营业务包括光通信领域光器件的研发设计、高精密制造和销售业务，高速光器件封装ODM/OEM业务等，具体产品线包括陶瓷套管、光纤适配器、光收发组件、OSA ODM高速率光器件、光隔离器、MPO高密度线缆连接器、光纤透镜阵列(LENS ARRAY)、光学镀膜、插芯、Mux/Demux耦合、BOX封装OEM等。公司产品广泛应用于电信通信、数据通信、物联网等领域。公司2024年第三季度实现净利润3.22亿元，同比增长58.25%，同时公司于2025年1月17日公告2024年度业绩预告，2024年度公司预计实现净利润12.55亿元-14.01亿元，同比2023年增长72%-92%。

天孚通信在2022年OFC展会上就展示了为400G/800G光模块配套应用的光引擎产品和解决方案，在2025年的OFC展会上公司将携面向CPO（共封装光学）和1.6T模块应用的FAU组件、高速光引擎产品及相关封装方案亮相。

MPO/MT插芯、光纤柔性板主要供应商：太辰光

太辰光一家集研发、生产、销售为一体的高科技企业，是中国陶瓷插芯行业的主导企业之一，也是国内MPO/MTP光连接器细分市场的领先企业，是全球数据中心建设相关光互联器件产品需求的重要供应商之一。公司主要从事的产品包括陶瓷插芯、光纤连接器、耦合器、光纤光栅等光器件以及光传感监测系统，产品主要销往海外。公司作为一家高科技民营企业，十多年来发展快速而稳健。太辰光2024年前三季度实现营业收入约9.16亿元，同比增加47%；归属于上市公司股东的净利润约1.46亿元，同比增加39.09%。

在2024年5月的“中国光谷”光电子博览会暨论坛上，公司展示了陶瓷基板、柔性光纤板、MT短跳线/组件。根据公司招股书披露，公司与康宁（领先的数据中心高密度预端接光缆系统解决方案）有这常年合作。

MPO主要供应商：博创科技极其子公司长芯盛

博创科技致力于平面波导（PLC）集成光学技术、硅光子集成技术和高速模拟芯片设计技术的规模化应用，专注于高端光无源器件和有源器件的开发，在芯片设计、制造与后加工、器件封装、光学测试以及高速模拟芯片设计领域拥有多项自主研发并全球领先的核心技术和生产工艺。

公司目前主要为全球范围内高速发展的光纤通信网络、互联网数据中心（IDC）、消费及工业互联市场提供高质量的光信号功率和波长管理器件、高速光收发模块、有源光缆（AOC）以及源预端接跳线等产品与解决方案，其中 PLC 光分路器、密集波分复用（DWDM）器件和 10G PON光模块占据全球领先市场份额。2018年6月，全资收购成都迪谱光电科技有限公司，扩大了在PON领域业务。2019 年 3 月，收购 Kaiam 公司在英国的PLC业务Fab的设备、物业等资产，提升了在全球PLC产品领域的领先地位。

2023年12月博创科技收购长芯盛 42.29% 股份并实现控股，2024年12 月又拟以3.91亿元收购长芯盛18.16%股份，收购完成后持股比例将提升至60.45%。长芯盛主要从事光电芯片、光电模组、有源光缆 (AOC)、有源铜缆（ACC/AEC）等产品的研发、生产与销售，其客户全球头部云服务公司。长芯盛成立于2013年，由长飞光纤和威盛集团合资成立，长芯盛公司整合了长飞在光纤光缆领域和威盛集团在芯片、模组研发领域的优势。长芯盛2024 年上半年营收为 4.2 亿元；净利润为 7445 万元，同比增长 126%。

MPO主要供应商：致尚科技

致尚科技专注于精密电子零部件的研发和制造，主要产品包括游戏机零部件、光纤连接器、电子连接器、自动化设备等，应用覆盖各类消费电子、通讯电子、汽车电子、工业自动化等领域。公司全球光通信连接器领域领军企业SENKO有着紧密合作。公司在越南生产基地（9000平方米）将于今年继续扩产，两处越南生产基地将主要生产单芯光纤跳线，单芯集束光纤跳线、多芯 MPO光纤跳线和光分路器等，进一步提升公司在光通讯领域的生产制造能力。公司也在开发包括FA、FAU 型光纤连接器等产品的研发。

公司光纤连接器产品包括单芯及多芯MPO光纤跳线、MT插芯等，主要服务于4G/5G通讯，应用场景包括数据中心、FTTH及FTTA等。

国内激光器芯片头部企业：源杰科技

公司聚焦于光芯片领域，主要产品包括2.5G、10G、25G及更高速率激光器芯片系列产品等，目前主要应用于光纤接入、4G/5G移动通信网络和数据中心等领域。公司2020年销售收入为2.33亿元，约占国内光芯片厂商销售总额的9.32%。公司已实现向国际前十大及国内主流光模块厂商批量供货，10G、25G 激光器芯片系列产品的出货量在国内同行业公司中均排名第一。下游客户中际旭创、华为等均是公司股东。源杰科技2024年度业绩快报显示公司2024年营收2.52亿元，同比增长74.63%。

公司高速率光芯片持续布局，CW光源有望受益硅光发展。目前公司在布局多款高速率/高端光芯片产品，CW光源方面，早期50mW大功率硅光激光器产品已经实现销售，100mW大功率硅光激光器在逐步向客户送样；100G PAM4 EML 正在客户端测试，200G PAM4 EML正在研发阶段。高速率光芯片芯片布局有望对公司的收入产生积极的贡献。3月7日公司公告，调整募投项目内部投资结构增加光芯片投资至4.87亿元，资金用于增加“50G光芯片产业化建设项目”的投资额。

CIOE信息通信展是亚太地区极具影响力的信息通信技术专业展览会，集中展示芯片、材料、器件、模块、设备、方案等全产业链的新产品技术和市场新趋势，并重点展示半导体材料与设备，全方位服务于电信、数据中心、新兴市场，着力为通信芯片商、器件商、设备商、工程商、运营商、互联网等企业搭建集品牌展示、商贸对接、资源整合及市场开拓为一体的专业交流平台。

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