摘要：CPO（共封装光学）技术通过将光引擎与计算芯片在封装层面深度融合，从根本上解决了高速互连的功耗、带宽和密度瓶颈，已成为AI算力时代光互连技术发展的必然方向。本报告深入剖析CPO技术原理、技术的改变对产业链格局的影响，市场规模预测，重点梳理硅光芯片、光引擎等核心
CPO（共封装光学）技术通过将光引擎与计算芯片在封装层面深度融合，从根本上解决了高速互连的功耗、带宽和密度瓶颈，已成为AI算力时代光互连技术发展的必然方向。本报告深入剖析CPO技术原理、技术的改变对产业链格局的影响，市场规模预测，重点梳理硅光芯片、光引擎等核心环节的投资机遇，为投资者提供从技术突破到股市标的的全景视角。
CPO（Co-Packaged Optics，光电共封装）并非简单的技术改良，而是光通信架构的一次根本性变革。其核心思想是将光引擎与交换芯片/计算芯片在封装级别进行集成，从根本上缩短电信号的传输距离，从而解决高速互连时由“铜缆”（传统PCB走线）引起的瓶颈。
光模块的架构演进清晰地展示了为追求更高密度和更低功耗的努力过程：
可插拔光模块：这是数十年来数据中心网络的标准形态。光模块作为一个独立、可热插拔的部件，通过插座（连接器）与交换机主板上的ASIC芯片相连。电信号需要经历数厘米甚至更长的PCB走线，在112G及以上高速率时代，信号衰减（损耗）急剧增加，需依赖复杂的DSP芯片进行信号均衡，导致功耗和成本显著上升。板载光学：这是迈向共封装的中间步骤。将光引擎直接焊接在交换机主板上，靠近ASIC芯片。这省去了可插拔接口的损耗，缩短了电信号路径，但仍在“板级”层面进行互连。光电共封装：这是终极形态。它彻底取消了传统的光模块形态，将硅光芯片（PIC）构成的光引擎与电交换芯片（ASIC）通过2.5D或3D先进封装技术集成在同一块基板或中介层上。芯片与光引擎之间的电互连距离从厘米级缩短至毫米级甚至更短，实现了“光进铜退”的质变。一个典型的CPO系统（如交换机）包含几个关键部分，其工作流程如下：
交换芯片：网络交换的核心，产生高速电信号。硅光引擎：集成在封装内部，包含调制器、光波导、探测器等，负责电光转换。外部激光光源：一个独立、可插拔的模块，为硅光引擎提供稳定的光能量（激光）。将激光器外置是当前主流方案，便于散热、维护和升级。光纤阵列单元：作为精密接口，将多路光纤（通常通过MPO连接器）高精度地对准并连接到硅光芯片的耦合点上，实现光信号的高密度输入/输出。工作流程：交换芯片产生的高速电信号，通过超短距电接口，传输至共封装的硅光引擎。光引擎中的调制器将电信号调制到由外部激光源提供的连续光波上，变为携带信息的光信号。这些光信号随后通过FAU汇聚并导出到外部光纤网络中。接收过程则相反。
表：CPO与传统可插拔光模块的关键特性对比
特性传统可插拔光模块CPO方案CPO带来的优势电信号传输距离厘米级（PCB走线）毫米级（封装内互连）极低信号损耗，无需复杂DSP功耗较高（15-20 pJ/bit）极低（5-10 pJ/bit）大幅降低系统OPEX，提升能效比带宽密度受限于面板空间和散热极高（光纤接口集中）支持单机箱51.2T/102.4T及更高带宽形态与维护模块化，易于更换与芯片绑定，整体维护架构简化，但维护策略需调整CPO技术的兴起，本质上是将系统级的需求（更高带宽、更低功耗、更高密度）转化为对光器件产业链的结构性重塑。其技术原理决定了某些器件的需求将爆发，而另一些器件的角色则会弱化。
集成化与微型化：CPO的核心是将多个分立的光学功能集成到单一的硅光芯片上。这意味着传统光模块中许多分立式的无源器件的功能（如合分波、光路由）被以波导形式内置在硅光芯片中。因此，对这些独立分立的无源器件的需求会相应减少，其功能被“吞噬”了。短距互连与接口精密化：由于电信号传输距离极短，工作在高频段的损耗大大降低，这使得CPO可以采用更简单的线性驱动方案，降低了对高速DSP芯片的依赖和需求。同时，封装内部的光电耦合需要极高的精度，因此，承担精密光纤对接任务的光纤阵列单元（FAU）的需求量和性能要求（如通道数、对准精度）会同步大幅提升。CPO技术的兴起并非对光器件产业链的简单利好或利空，而是一次深刻的结构性重塑。其核心逻辑在于：CPO通过将光引擎与电芯片在封装层面深度融合，使得光互连的焦点从“板级”转向“芯片级”。这一根本性变化，使得不同器件的价值定位和需求发生了显著分化。
CPO技术对光器件的结构性影响分析：
器件类别具体细分器件影响核心逻辑与变化细节核心受益器件硅光芯片/光引擎显著利好CPO的核心载体，集成多种光学功能，技术壁垒和附加值最高，头部厂商将主导市场。光纤阵列单元（FAU）高精度接口需求激增，一台高端CPO交换机可能需要上百个FAU连接点，精密制造能力成关键。外部激光光源（ELS）外置激光器成为标准配置，大功率、高可靠性的激光芯片需求爆发，国产替代空间广阔。MPO/MTP多芯连接器利好前面板光纤连接密度提升，高密度MPO连接器成为标配，带动相关厂商业绩增长。需求结构变化器件基础无源器件（如分立式隔离器）需求形态转变功能从独立器件集成到硅光芯片内部，独立产品市场需求萎缩，但集成化方案空间打开。有源/无源铜缆应用场景分化短距场景（机架内）仍存成本优势，但高速率机柜间互联加速被光纤取代。面临挑战器件传统可插拔光模块显著利空中长期面临替代压力，尤其在400G以上高速率领域，厂商需转型CPO相关业务。高速DSP芯片利空短距传输降低信号均衡需求，转向更简单的线性驱动方案，复杂DSP市场空间受限。除了上述对光器件需求的影响，还有相关产业的宏观影响也值得关注：
技术融合催生新类别：CPO推动下，CPO光引擎、微光学元件（透镜阵列、棱镜）等新型集成化组件的重要性凸显，设计复杂度和附加值显著提升。竞争格局的重塑：CPO的高技术壁垒决定了资源会加速向头部企业集中。能够提供硅光芯片、精密FAU、ELS等核心组件解决方案的平台型公司，或将拥有更强的定价权和更深的护城河。应用场景多元：CPO技术正从AI算力集群和超大型数据中心向更多场景扩展。在AI算力集群中，CPO交换机直接与GPU互联；在云数据中心中，采用CPO Leaf/Spine交换机直接与服务器网卡或GPU连接。此外，5G-A基站、F5G-A全光网络以及车联网、边缘AI等成为CPO的潜在应用市场。产业重心的转移：CPO正将话语权从“光模块为轴”转向“ASIC为轴”，链路预算、热设计、耦光方式与封装版图均需由系统公司与先进封装厂主导协同7。这一转变将重塑光通信产业竞争格局。CPO技术作为光通信领域的颠覆性创新，在2025年迎来了从技术验证向规模化商用的关键转折。其发展势头由AI算力需求爆发、技术成熟度提升和产业链协同加速共同推动。
技术成熟度实现跨越：CPO技术已从实验室研发和原型验证，进展到正式商用产品发布。标志性事件是英伟达在2025年GTC大会上正式发布Quantum-X Photonics InfiniBand和Spectrum-x Photonics Ethernet两款CPO交换机，预计将于2025年下半年和2026年分别上市。与传统可插拔光模块相比，这些产品能将能效提高3.5倍，网络可靠性提高10倍，部署时间缩短1.3倍。速率演进路径清晰：产业化进程正沿着800G→1.6T→3.2T的路径快速推进。目前，800G光模块已大规模部署，1.6T光模块开始进入市场，而3.2T技术已成为未来竞争焦点。预计3.2T CPO将在2027年左右实现量产。封装技术持续升级：CPO封装形式从2D平面封装向2.5D和3D封装演进。台积电通过COUPE技术实现电芯片与光芯片的3D封装，将光引擎尺寸缩小至传统方案的五分之一。这种创新使CPO在带宽密度和能效方面实现突破性进展。CPO产业化已形成从核心元件到系统应用的完整生态体系，各环节企业积极卡位。
CPO产业化各环节主要参与企业及进展：
产业链环节代表企业产业化进展系统与芯片方案英伟达、博通、思科英伟达2025年推出CPO交换机；博通交付支持CPO技术的单芯片102.4T交换机光模块/光引擎中际旭创、天孚通信、新易盛中际旭创1.6T CPO模块功耗仅12W，良率达95%；天孚通信CPO光引擎良率99.5%CPO产业化进程中也面临一系列技术挑战，各企业正通过创新寻求突破。
光学对准与封装精度：CPO技术要求极高的光学对准精度，通常需要热管理难题：CPO将光引擎和ASIC芯片集成在同一封装内，不同元件对温度的敏感度不同，需要复杂的散热设计。华工科技开发的3.2T液冷CPO光引擎正是应对这一挑战的创新解决方案。可维护性与标准化：早期CPO方案因光引擎与交换芯片绑定，导致维护困难。目前，通过可拆卸FAU连接器等创新，系统可维护性已得到改善。同时，国际标准组织光互联网论坛(OIF)于2023年发布了全球首个CPO草案，中国也发布了首个由中国企业和专家主导制订的CPO技术标准，推动了产业规范化发展。综合多家权威市场研究机构的预测，CPO市场将从2025年起进入爆发式增长阶段，成为光通信领域未来十年最重要的增长引擎。
爆发性增长期：根据Yole Development的报告，全球CPO市场规模将从2024年的4600万美元飙升至2030年的81亿美元，年复合增长率高达137%。到2033年，市场规模有望突破260亿美元，成为光通信行业新的增长极。驱动力：这一增长的核心驱动力来自于AI算力集群和超大规模云数据中心对超高带宽和极低功耗的刚性需求。例如，为满足AI大模型训练需求，单台CPO交换机的带宽需求正从51.2T向102.4T乃至更高迈进，只有CPO技术能在此规模下实现可行的功耗和密度。中国成为最大单一市场：预测显示，2025年全球CPO市场规模约为26亿美元，其中中国将占据48%的份额（约12.5亿美元），得益于庞大的数据中心需求和完整的供应链体系。技术渗透率快速提升：LightCounting预测，到2027年，近30%的800G和1.6T端口将采用CPO技术；3.2T及以上高速率场景中，CPO预计将成为主流方案。中国新建数据中心CPO渗透率2027年将超60%。CPO技术的发展正在重塑光通信产业链格局，价值向上游核心技术和关键部件集中。以下梳理产业链关键环节及代表性上市公司。
上游：芯片与组件：硅光芯片、激光芯片、FAU等核心组件，技术壁垒最高，价值占比超50%。中游：封装、集成与制造：CPO光引擎封装、与ASIC共集成，封装工艺和良率是核心竞争力。下游：系统与应用：交换机厂商（如英伟达、博通）、云服务商（AWS、阿里云）主导需求，推动技术落地。重要提示：中际旭创等传统光模块厂商存在业务结构矛盾——传统可插拔模块业务承压，但CPO新业务增长迅猛。投资者需重点关注其新旧业务替代节奏及毛利率变化。
WIND统计的各公司盈利预测情况：
再次强调，自2024年9月至今，光模块相关公司已经上涨了很多。
CPO技术通过封装级光电融合，彻底重构了高速互连的底层逻辑，已成为AI算力时代的“刚需”技术。其市场规模将从2024年的0.46亿美元飙升至2033年的260亿美元，年复合增长率超60%。产业链中，掌握硅光芯片、精密FAU、激光光源等核心技术的公司将主导市场，而与英伟达、博通等生态主导者深度绑定的合作伙伴，更能获得先发优势。
对于投资者而言，需重点关注三个维度：
（1）技术壁垒（自研vs.外购核心组件）；
（2）客户结构（是否进入英伟达、微软等顶级供应链）；
（3）量产能力（良率提升曲线与成本下降路径）。
随着2026年CPO规模化商用启动，产业链相关标的将进入业绩兑现期，行业洗牌与估值分化不可避免，具备核心技术壁垒和量产能力的头部企业有望享受估值溢价。
来源：走进科技生活
