摘要：当AI大模型训练集群的算力需求以每3.5个月翻倍的速度迭代，当数据中心传输速率从400G向800G、1.6T快速跃迁，光通信作为算力传输的“高速公路”正面临前所未有的压力。传统可插拔光模块因“长电距”带来的功耗高、带宽受限等瓶颈日益凸显，成为制约算力释放的关键
当AI大模型训练集群的算力需求以每3.5个月翻倍的速度迭代，当数据中心传输速率从400G向800G、1.6T快速跃迁，光通信作为算力传输的“高速公路”正面临前所未有的压力。传统可插拔光模块因“长电距”带来的功耗高、带宽受限等瓶颈日益凸显，成为制约算力释放的关键短板。在此背景下，共封装光学（CPO）技术凭借架构革新实现的性能突破，从幕后走向台前，成为光模块行业破解发展困局的核心力量。
一、算力狂潮下的行业困局：传统光模块的性能天花板
算力需求的指数级增长正在重塑数据中心的底层架构，而光模块作为数据传输的核心组件，其性能瓶颈已成为显性约束。这种约束并非技术迭代的阶段性障碍，而是传统架构与物理定律碰撞产生的根本性矛盾。
在AI算力场景中，单台GPU的算力输出已达PFlops级别，数千台GPU组成的超算集群每天产生的数据流量相当于数百万部高清电影的总量。要实现这些数据的实时传输与交互，光模块的传输速率和能效比必须同步升级。但传统可插拔光模块的“交换芯片→长电通道→光模块→光纤”架构，在高速率场景下暴露出致命短板。
从物理损耗来看，电信号的传输损耗随速率呈指数级增长。在800G传输速率下，电信号通过PCB板上3-5cm的铜线（电通道）到达面板端光模块时，衰减率已超过40%。为补偿这种损耗，必须在电通道两端加装驱动芯片与高阶均衡器，这直接导致电传输环节的功耗占系统总功耗的35%-40%。以800G模块为例，传统方案的功耗高达14W，其中数字信号处理（DSP）芯片这一“耗电大户”就占据了40%的功耗份额 。
带宽密度的限制同样突出。1U交换机的面板端插槽数量最多仅48个，传统架构无法支撑51.2T/102.4T交换机的带宽需求，而这类高带宽交换机正是AI超算集群的核心设备。更严峻的是，随着SerDes规格向224G升级，线性驱动可插拔（LPO）等过渡性技术也因传输距离受限、误码率较高等问题难以持续适配 。
功耗成本的压力已成为数据中心运营的沉重负担。2024年数据显示，AI数据中心的功耗成本已占总运营成本的40%，头部云厂商对能效比的要求已从PUE
二、CPO的技术革命：从架构重构到性能跃迁
CPO（共封装光学）并非简单优化现有技术，而是通过“光电共封装”实现了光互联链路的范式革新。其核心逻辑是将光引擎与交换芯片集成于同一基板，把传统架构的“长电距+短光距”重构为“极短电距+长光距”，从根源上解决电信号传输的物理瓶颈。
这种架构革新带来的首要突破是电传输距离的巨幅缩短。CPO技术将交换芯片与光引擎之间的电信号传输距离从3-5cm降至0.1-0.5mm，信号衰减率从40%以上降至可忽略的5%以下。这一变化直接省去了复杂的信号补偿电路，驱动芯片的工作电流从1.2V/0.8A降至0.8V/0.3A，驱动功耗降低65%；均衡器从6-8阶简化至2-3阶，功耗降低70%，仅这一环节就贡献了总功耗节省的50%-60%。
在带宽密度提升上，CPO展现出碾压性优势。光引擎可围绕交换芯片呈环形或阵列式布局，1U交换机的光端口密度提升至传统架构的2-3倍，轻松支撑51.2T/102.4T交换机的带宽需求。Broadcom的数据显示，CPO系统的带宽密度可达传统方案的5-10倍，达到50-200Gbps/mm，完美适配1.6T及以上速率的传输需求 。
延迟优化是CPO的另一核心亮点。通过消除长距离电气连接带来的信号延迟，CPO可实现亚微秒级的低延迟传输，这对于AI训练中GPU间的实时数据交互至关重要。同时，CPO省去了传统光模块的金手指、笼子等机械接口，不仅减少了15%的接口损耗，还进一步降低了系统延迟。
散热系统的协同优化则放大了CPO的能效优势。传统架构中，交换芯片与光模块各自独立散热，散热系统功耗占比达10%，且局部过热导致的性能降额概率高达15%。CPO通过统一的液冷或均热板散热方案，将散热系统功耗占比降至3%，同时实现光引擎与芯片的温度协同控制，保障了高负载场景下的稳定运行。
从技术演进路径看，CPO是光电集成技术发展的必然结果。从传统可插拔模块到LPO，再到板载光学（OBO）、近封装光学（NPO），最终走向CPO乃至未来的光电共集成（OIO），集成度与性能的持续提升构成了清晰的技术升级脉络。其中CPO作为当前阶段的最优解，既实现了性能的质的飞跃，又具备了商业化落地的可行性。
三、商业化落地加速：需求爆发与产业链共振
2025年成为CPO技术从实验室走向商业化的关键元年。在AI算力需求的强力拉动下，全球科技巨头纷纷加速布局，产业链各环节协同突破，推动CPO进入“技术验证→量产落地”的关键阶段。
需求端的确定性构成了CPO商业化的核心驱动力。英伟达作为AI芯片领域的领军者，已将CPO视为其基础设施战略的核心组成部分。2025年3月，英伟达在GTC大会上发布Quantum-X Photonics InfiniBand和Spectrum-x Photonics Ethernet两款CPO交换机，宣称可将现有能效提高3.5倍，网络可靠性提高10倍，部署时间缩短1.3倍，其中前者已于2025年下半年正式上市 。除英伟达外，亚马逊、华为等头部云厂商和算力企业也纷纷加码CPO采购，预计2025年全球Top10云厂商的CPO采购量将达10万端口。
市场规模的爆发式增长已成定局。据预测，2023-2030年CPO市场规模将以172%的年均复合增长率扩张，从800万美元飙升至93亿美元。分速率来看，第一代CPO产品将从800G和1.6T端口开始商用，2025年800G CPO已实现规模化交付，1.6T产品进入量产爬坡阶段，预计2026-2027年将迎来全行业规模上量 。
产业链的价值重构与协同突破为商业化提供了坚实支撑。与传统光模块产业链价值集中在封装组装环节不同，CPO将价值重心向高壁垒技术环节转移，形成了“硅光芯片→光器件/光引擎→模块封装”的核心价值链条。
在硅光芯片环节，硅光技术因集成度优势成为CPO的核心支撑，其集成度是传统III-V族芯片的5-10倍。中际旭创等企业已实现1.6T硅光模块量产，良率超95%，成本较传统方案降低30%。光引擎与光器件环节则面临极高的精度要求，光引擎装配精度需达±0.1μm（传统光器件精度为±1μm），天孚通信等企业凭借与头部芯片厂商的协同设计能力占据优势地位。核心光芯片环节虽仍有国产替代空间（国产替代率不足30%），但源杰科技、仕佳光子等企业已实现突破，25G DFB、1.6T AWG等关键芯片相继量产。
产能布局的全球化与专业化成为企业竞争的关键。为规避贸易壁垒并贴近客户市场，头部企业纷纷在泰国、越南等地布局海外生产基地。中际旭创泰国工厂60%的产能有效应对了国际市场需求，800G月产能达50万只；新易盛泰国基地二期投产后，海外产能占比提升至40%；仕佳光子的泰国工厂也已具备规模化交付能力。这些产能布局为CPO的全球化落地提供了保障。
四、企业竞逐格局：技术壁垒与核心竞争力比拼
CPO赛道的竞争已进入白热化阶段，技术壁垒、客户绑定深度与产能弹性成为企业胜负的关键变量。目前行业已形成以头部光模块企业为核心，覆盖芯片、器件、封装等环节的竞争格局，其中兼具技术领先性与规模化能力的企业已确立先发优势。
中际旭创作为全球光模块龙头，凭借技术与产能的双重优势领跑行业。公司2023年全球光模块市占率第一，800G产品占全球40%以上份额，深度绑定英伟达、亚马逊等头部客户。在CPO领域，其自研硅光芯片良率达95%，1.6T硅光模块已通过英伟达认证并小批量交付，2025年上半年净利润预增53%-87%，毛利率提升至38.7%，展现出强劲的盈利弹性。
新易盛则以极致的降本能力和技术突破实现弯道超车。公司800G LPO光模块取消DSP芯片后功耗降至8.8W，凭借这一优势斩获Meta大模型训练集群独家订单。其全球首发的支持多芯光纤的800G模块已通过亚马逊认证，1.6T硅光方案良率突破95%，2025年上半年净利润同比增幅高达328%-385%，毛利率达到48.66%，彰显出高端产品的盈利潜力。
依托生态绑定实现高弹性增长的企业同样表现亮眼。剑桥科技作为英伟达核心供应商，其1.6T OSFP-XD光模块采用3nm DSP架构，传输功耗降低40%，2025年Q2新增订单占比达15%，全年营收增速预计120%。华工科技则深度绑定华为生态，独家中标华为920C硅光模块（技术难度最高），并联合华为研发CPO板级方案，2025年上半年净利润预增42%-52%。
在芯片与器件环节，具备全产业链能力的企业构建了深厚壁垒。光迅科技是国内少数覆盖芯片-器件-模块全环节的厂商，自研25G DFB激光器芯片自给率超70%，深度参与“东数西算”工程，2024年研发投入达7亿元，同比增长23%。仕佳光子则以IDM模式（覆盖芯片设计、晶圆制造、封装测试）立足，其AWG芯片全球市占率前三，1.6T AWG芯片已完成客户验证，2025年上半年净利润同比激增1712%。
值得注意的是，CPO赛道的竞争并非单一技术路线的对决，而是技术迭代速度、客户结构与供应链韧性的综合比拼。从技术路线看，硅光与LPO技术领先的企业更具优势；从客户结构看，绑定英伟达、华为等头部客户的企业业绩确定性更强；从供应链看，海外产能布局完善、国产化程度高的企业更能抵御市场风险。
五、挑战与展望：CPO如何定义下一代光通信
尽管CPO技术已进入商业化爆发期，但要实现对传统光模块的全面替代，仍需跨越技术、成本与生态三大挑战。这些挑战既是行业发展的“拦路虎”，也是企业建立长期壁垒的“试金石”。
技术层面，高集成度带来的散热与良率问题仍待攻克。CPO将光引擎与交换芯片紧密集成，导致局部热密度高达500W/cm²，远超传统架构的300W/cm²，对散热方案的设计提出严苛要求。同时，硅通孔（TSV）等封装工艺的良率偏低，直接影响产品成本与交付能力。此外，224G SerDes规格升级后，信号完整性设计的难度进一步加大，对企业的高频电路设计能力构成考验 。
成本层面，初期投入与规模效应的平衡成为关键。CPO的研发与生产线建设需要巨额资本投入，单条1.6T CPO生产线的投资规模超10亿元。尽管量产后成本下降空间显著，但在商业化初期，CPO产品价格仍高于传统光模块，部分客户对成本敏感性较高，可能延缓替代进程。不过随着产能扩张与技术成熟，预计2026年CPO与高端可插拔模块的成本将基本持平，届时将迎来替代加速期。
生态层面，标准统一与产业链协同尚需时间。目前CPO领域的接口协议、测试标准尚未完全统一，不同厂商的产品存在一定兼容性问题，增加了客户的选型难度。此外，CPO需要光模块厂商与芯片厂商、设备厂商深度协同，从芯片设计阶段就开展联合开发，这种协同模式的建立需要跨越企业边界的技术与资源整合。
从长期发展看，CPO技术的演进路径清晰可循，其对光通信行业的重塑将持续深化。短期来看，2025-2027年将是CPO从800G向1.6T、3.2T升级的关键期，重点解决量产良率与成本控制问题；中期来看，2028-2030年CPO将向光电共集成（OIO）方向演进，实现光子芯片与电子芯片的单片集成，带宽密度有望达到5Tbps/mm，能效低至3pJ/bit；长期来看，CPO技术将与液冷、量子通信等技术融合，成为未来算力网络的核心支撑技术 。
对于国内企业而言，CPO赛道既是挑战也是机遇。在高端光芯片等核心环节，国产替代率仍不足30%，这既是短板也是未来的增长空间。随着国家对“东数西算”工程的推进与半导体产业的扶持，具备自研能力的国内企业有望在CPO产业链的核心环节实现突破。同时，国内庞大的AI算力需求与数据中心建设规模，为CPO技术提供了全球最大的应用市场，这将加速技术迭代与成本下降，推动国内企业在全球竞争中占据有利地位。
结语
当算力成为数字经济时代的核心生产要素，光通信技术的革新速度直接决定了算力释放的效率。CPO技术以其架构重构带来的低功耗、高带宽、低延迟优势，精准破解了传统光模块的性能瓶颈，成为算力狂潮下光模块行业的“破局者”。
从技术原理的突破到商业化落地的加速，从产业链的价值重构到企业竞争格局的形成，CPO赛道正处于需求爆发与技术成熟的共振期。尽管散热、良率、成本等挑战仍需跨越，但在AI算力需求的刚性驱动下，CPO替代传统光模块的趋势已不可逆转。
对于行业而言，CPO不仅是一次技术升级，更是一场关乎未来竞争力的战略布局。那些能够在技术研发上持续突破、在产业链协同中占据核心地位、在产能布局上抢占先机的企业，将在这场光通信革命中脱颖而出。对于数字经济而言，CPO技术的普及将为AI、云计算、元宇宙等新兴产业提供更强大的算力传输支撑，成为推动数字经济高质量发展的重要引擎。
来源：遇见99