CPO 共封装光学

市场概况与边界

• CPO（Co-Packaged Optics）：光引擎（OE）与交换芯片（Switch ASIC）共封装在同一个 substrate 上，光引擎距离交换芯片 < 10 cm，互联密度和功耗显著优化。
• 与可插拔光模块的区别：可插拔模块通过 faceplate 上的连接器与交换芯片板相连，距离 30-50 cm；CPO 把光引擎直接搬到 ASIC 旁边，距离 < 10 cm。
• 不是 OBO（On-Board Optics）：OBO 是把光模块插到 PCB 板上（仍是可插拔），CPO 是与 ASIC 共封装（不可插拔）。
• 包含：光引擎集成、共封装基板、光电连接器、硅光芯片。
• 不包含：传统可插拔光模块（属于 数通光模块）、LPO 线性驱动光模块（属于 LPO 线性驱动光模块）。

本页收入边界只覆盖该细分产品或服务本身；相邻芯片、光引擎、模块与系统收入不得重复计入。下游应用包括AI 算力数据中心、超大规模云计算、高性能计算，公司级产品、客户与交付数据归各 company_service 页面维护。

需求驱动与市场空间

• 当前阶段：2024-2025 工程样品阶段，仅 Nvidia、Broadcom、Cisco 等少数厂商发布样品，市场规模 5-10 亿美元。
• 2027-2028 规模化：随着 102.4T 交换芯片量产，CPO 渗透率提升，预计市场规模 50-80 亿美元。
• 2030+ 主流化：当 204.8T 芯片出现，可插拔方案功耗无法承受，CPO 成为主流，预计 200+ 亿美元。
• CAGR：2025-2030 年 CAGR >100%（基数低，但技术路线尚未完全确定）。

• 口径：以上为 LightCounting 2024 年预测 + OFC 2025 大会修正，工程样品和规模化时间表是核心分歧。

• 主要客户：

  • Nvidia（NVLink Fusion CPO 概念，自有 Spectrum-X 与 NVLink 整合）
  • Broadcom（Tomahawk 5（51.2T）+ Tomahawk 6（102.4T）原生支持 CPO）
  • Cisco（Acacia 收购后的 Silicon One + CPO 路线）
  • Google/Meta/Amazon/Microsoft（评估或小规模试用）
• 需求驱动：
  • AI 算力爆发：GPU 集群 scale-out 网络带宽指数级增长
  • 功耗墙：51.2T 交换芯片若用可插拔模块，I/O 功耗 >500W；CPO 降至 <200W
  • 数据中心密度：单机柜 100+ kW 要求 CPO 降功耗
  • 互联密度：102.4T 芯片 faceplate 物理装不下 512 个端口

市场需求需沿“下游资本开支或网络升级 → 端口/链路数量 → 速率与单价 → 出货和收入”核对；只有同一机构、地区、产品边界和至少两个期间可比时才启用市场表图。

复核时还应把出货量、平均单价和速率结构分别列示，不能用行业增长率直接推导单家公司收入。同时复核统计口径断点。

产品代际与技术路线

CPO 实现路径

核心技术指标

• 功耗优势：CPO 单端口功耗 0.5-0.7 pJ/bit，传统可插拔光模块 1.5-2.0 pJ/bit（800G），CPO 功耗降至 1/3。
• 密度优势：单芯片支持 512 个 100G 端口（51.2T）或 1024 个 100G 端口（102.4T），faceplate 物理空间装不下。
• 延迟优势：光电互联延迟降低 30-50%（对 AI 训练敏感）。
• 散热挑战：光引擎距离发热的 ASIC 太近，长期可靠性是关键瓶颈。

CPO vs 可插拔：范式转移

产业链与供给约束

• 上游：
  • 光芯片：硅光（SiPh）+ 外调制激光器（CW 激光器作为光源）
  • 封装基板：TSMC CoWoS、Intel EMIB、Amkor 等
  • 光电连接器：MPO/MXC（US Conec 主导）
• 中游：
  • 交换芯片厂商（Broadcom/Nvidia）做总集成
  • 光引擎厂商（Coherent/II-VI/旭创）作为组件供应商
• 下游：超大规模云厂商 + AI 算力中心

• 议价能力：交换芯片厂商议价能力最强，光引擎厂商议价能力下降。

• 国产化率：<5%（2025 年），主要因 CPO 工程样品阶段且国产厂商起步晚。

• 华为路径：自研 CPO 用于内部 AI 集群（昇腾），被制裁下国内市场为主，难进入北美云厂商供应链。
• 国产厂商节奏：新易盛/中际旭创/华工科技多在硅光芯片和光引擎预研，与 Broadcom/Nvidia 的合作进度未公开。
• 政策影响：美国对华出口管制在硅光芯片、先进封装（CoWoS）等关键环节卡脖子。

竞争格局

• 国际玩家（主导）：
  • Broadcom：Tomahawk 5（51.2T，2024 量产）+ Tomahawk 6（102.4T，2025-2026）+ 自研 CPO 光引擎（与 Ayar Labs 合作硅光）
  • Nvidia：NVLink Fusion（2025 公布），与 TSMC CoWoS 封装深度合作
  • Cisco/Acacia：Silicon One + 相干 CPO（长距版本）
  • Intel：硅光技术储备最久，但商业化节奏慢
  • Marvell：定制化 ASIC + CPO 方案
• 国产玩家（预研为主）：
  • 华为：自研 CPO（被制裁，国内市场为主）
  • 新易盛/中际旭创/华工科技：预研但未量产，主要为北美客户保留可插拔路线
  • 光迅/海思（华为子公司）：硅光芯片预研
• 关键分歧：交换芯片厂商（Broadcom/Nvidia）主导 CPO，会重塑产业链价值分配——光模块厂商可能从"高利润组件供应商"沦为"低毛利代工"。

商业模式与经济性

收入增长须拆分数量、价格、产品结构和并表影响；未披露的良率或单一代际收入不作估算。

风险、催化剂与跟踪指标

跟踪时优先更新可验证事件；行业预测不得写成公司已实现订单。

行业年表