摘要：当ChatGPT单日调用量突破10亿次，当AI大模型训练单次消耗算力达千亿亿次浮点运算，算力已成为数字经济时代的核心生产要素。支撑这股算力洪流的，不仅是GPU集群的“算力心脏”，更离不开光通信网络的“传输血管”。在1.6T传输速率成为刚需、51.2T交换机加速
当ChatGPT单日调用量突破10亿次，当AI大模型训练单次消耗算力达千亿亿次浮点运算，算力已成为数字经济时代的核心生产要素。支撑这股算力洪流的，不仅是GPU集群的“算力心脏”，更离不开光通信网络的“传输血管”。在1.6T传输速率成为刚需、51.2T交换机加速部署的当下，传统可插拔光模块因功耗高、带宽受限的瓶颈日益凸显。共封装光学（CPO）技术凭借光电融合的架构革新，悄然成为破解行业困局的“隐形引擎”，正从技术概念加速走向规模商用，推动光通信产业迎来格局重塑的关键拐点。
一、算力倒逼：传统光模块的“性能天花板”危机
AI算力的指数级增长正在重构数据中心的底层逻辑，而光模块作为数据传输的核心枢纽，其性能瓶颈已从隐性约束变为显性障碍。这种危机并非技术迭代的阶段性问题，而是传统架构与物理定律碰撞产生的根本性矛盾。
在超大规模AI集群中，数千台GPU组成的计算阵列每秒钟需交换数十TB数据，相当于同时传输数万部高清电影。要实现这种量级的数据交互，光模块的传输速率必须同步升级，但传统可插拔光模块的“交换芯片→PCB走线→光模块→光纤”架构已难以为继。电信号在高速传输时的损耗随速率呈指数级增长，在112G及以上速率场景下，厘米级的PCB铜缆传输衰减率已超过40%，必须依赖复杂的数字信号处理（DSP）芯片进行均衡补偿。以800G可插拔模块为例，单模块功耗高达15-20W，其中DSP芯片的功耗占比就达40%，成为数据中心的“耗电大户”。
带宽密度的限制同样致命。1U交换机的面板插槽数量最多仅48个，传统架构下的端口密度根本无法支撑51.2T/102.4T交换机的带宽需求，而这类高带宽设备正是AI超算集群的核心组件。某头部云厂商数据显示，其AI数据中心的网络功耗已占总功耗的35%，且随着算力规模扩大，这一比例仍在上升，运营成本压力持续加剧。
更严峻的是，过渡性技术难以突破物理极限。线性驱动可插拔（LPO）技术通过简化DSP降低了功耗，但传输距离受限、误码率较高的问题使其仅能适配短距场景；板载光学（OBO）虽缩短了电信号路径，但仍处于板级互连层面，未能从根本上解决问题。在算力需求持续激增的背景下，光通信产业亟需一场架构革命，CPO技术正是应势而生的破局之道。
二、技术革命：CPO的“隐形引擎”工作原理与核心优势
CPO并非对传统光模块的局部优化，而是通过“光电共封装”实现了光互连链路的范式革新。其核心逻辑是将光引擎与交换芯片/计算芯片在封装级别深度集成，把“长电距+短光距”的传统架构重构为“极短电距+长光距”的新型架构，从根源上突破物理传输瓶颈，这也是其成为算力传输“隐形引擎”的本质所在。
这种架构革新带来的首要突破是电传输效率的质变。CPO技术将交换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微米级，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，驱动芯片功耗降低65%，均衡器功耗降低70%，使得整体能效比提升50%以上，单位数据传输功耗仅为5-10 pJ/bit，远低于传统方案的15-20 pJ/bit。曦智科技与燧原科技联合研发的xPU-CPO原型系统，更是实现了功耗暴降3.5倍的突破。
带宽密度的跃升是CPO的另一核心竞争力。通过将光引擎围绕交换芯片呈环形或阵列式布局，CPO彻底解放了交换机前面板的空间限制，1U设备的光端口密度提升至传统架构的2-3倍，带宽密度可达50-200Gbps/mm，轻松支撑51.2T/102.4T交换机的带宽需求。博通与腾讯合作的25.6Tbps CPO交换设备，通过4个3.2Tbps光学引擎与交换芯片耦合封装，实现了带宽密度的量级突破。
低延迟特性则精准匹配了AI算力需求。AI训练中GPU间的实时数据交互对延迟极为敏感，CPO通过消除长距离电气连接的信号延迟，实现亚微秒级传输响应，同时省去金手指、笼子等机械接口，进一步减少15%的接口损耗。这种低延迟优势使得GPU集群的算力利用率提升20%以上，显著缩短大模型训练周期。
从技术演进路径看，CPO是光电集成发展的必然阶段。从传统可插拔模块到板载光学（OBO）、近封装光学（NPO），再到CPO乃至未来的光电共集成（OIO），集成度的持续提升构成了清晰的技术脉络。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，成为连接现有技术与未来形态的关键桥梁。
三、产业重构：CPO引发的价值链条与竞争格局变革
CPO技术的商业化不仅是一次产品升级，更是对光通信产业的全方位重塑。从价值分配到竞争焦点，从企业角色到生态构建，整个产业正经历前所未有的结构性变革，新的产业格局正在加速形成。
价值链条的重心向上游核心环节转移是最显著的变化。传统光模块产业链中，封装组装环节占据主要价值份额，而CPO将价值重心转向高壁垒的核心技术环节，形成“硅光芯片→光引擎/核心器件→先进封装→系统集成”的新型价值链条。硅光芯片作为CPO的核心载体，集成度是传统III-V族芯片的5-10倍，成为价值密度最高的环节；光引擎需实现亚微米级对准精度，技术壁垒显著提升；先进封装则需融合2.5D/3D封装技术，对工艺要求远超传统封装。
这种价值重构直接引发了竞争焦点的转移。传统光模块企业的核心竞争力在于规模化生产与成本控制，而CPO时代的竞争焦点转向硅光技术、先进封装工艺和芯片协同设计能力。能够提供“芯片-光子-封装-系统”一体化解决方案的平台型企业，逐渐掌握行业话语权。产业重心也从“光模块为轴”转向“ASIC为轴”，链路预算、热设计、耦光方式等核心参数均需由系统公司与先进封装厂主导协同，光模块企业的角色从独立供应商转变为生态合作者。
具体器件需求的分化则加剧了产业内部的洗牌。核心受益器件呈现爆发式增长：硅光芯片/光引擎作为CPO核心载体，技术附加值最高，头部厂商主导市场；光纤阵列单元（FAU）因高精度对接需求，单台高端CPO交换机需上百个连接点，市场需求激增；外部激光光源（ELS）成为标准配置，大功率激光芯片需求爆发，国产替代空间广阔；高密度MPO/MTP连接器成为标配，带动相关企业增长。
与此同时，部分器件面临需求重构或替代压力：传统可插拔光模块在400G以上高速率领域面临中长期替代，厂商需加速转型；高速DSP芯片因短距传输降低均衡需求，市场空间受限；分立式无源器件的功能被集成到硅光芯片内部，独立产品需求萎缩。这种分化使得产业链呈现“强者愈强、弱者出局”的马太效应，资源加速向头部企业集中。
应用场景的拓展则为产业增长打开新空间。CPO技术已从AI算力集群和超大型数据中心，向5G-A基站、F5G-A全光网络、车联网、边缘AI等领域延伸。在AI算力集群中，CPO交换机直接与GPU互联；在云数据中心中，CPO Leaf/Spine交换机连接服务器网卡与GPU；在5G-A场景中，CPO的高带宽特性适配前传网络需求，形成多场景驱动的增长格局。
四、商用加速：2025年的爆发拐点与企业竞逐态势
2025年成为CPO技术从实验室走向规模化商用的关键元年。在AI算力需求的强力拉动下，全球科技巨头纷纷加码布局，技术成熟度与产能供给双突破，推动CPO进入“需求爆发+量产落地”的共振期。
需求端的爆发式增长构成了最核心的驱动力。英伟达作为AI芯片领军者，已将CPO纳入基础设施战略核心，2025年3月GTC大会发布的Quantum-X Photonics InfiniBand和Spectrum-x Photonics Ethernet两款CPO交换机，宣称能效提高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、Meta、华为等头部云厂商和算力企业加速CPO采购，预计2025年全球Top10云厂商的CPO采购量将达10万端口。
市场规模的扩张速度远超预期。据行业预测，2023-2030年CPO市场规模将以172%的年均复合增长率飙升，从800万美元增长至93亿美元。分速率来看，第一代CPO产品从800G和1.6T端口起步，2025年800G CPO已实现规模化交付，1.6T产品进入量产爬坡阶段，2026-2027年将迎来全行业规模上量。
全球企业已形成多维度的竞逐格局，头部企业凭借技术与生态优势占据先发地位。在国际市场，博通通过Tomahawk®4交换芯片与3.2Tbps光学引擎的耦合技术，率先实现25.6Tbps CPO设备商用；英特尔作为硅光技术发明者，在硅光芯片与CPO集成领域持续领先；思科、Arista等网络设备商则加码CPO封装设备研发。
国内企业在不同环节展现竞争力。中际旭创作为全球光模块龙头，800G产品占全球40%以上份额，1.6T硅光模块已通过英伟达认证并小批量交付；新易盛凭借800G LPO模块的低功耗优势斩获Meta订单，1.6T硅光方案良率突破95%；光迅科技覆盖芯片-器件-模块全环节，25G DFB激光器芯片自给率超70%；仕佳光子的AWG芯片全球市占率前三，1.6T AWG芯片已完成客户验证。
先进封装环节的突破为量产提供支撑。长电科技与国外客户合作完成多项CPO光电合封解决方案；华天科技掌握光电封装技术，已完成1.6T CPO模组试样。但值得注意的是，封装良率仍是行业共性挑战，由于对准精度要求达亚微米级，当前硅光模块整体封装良率仍低于传统方案，导致成本居高不下，这也是企业竞争的关键突破口。
五、挑战与展望：CPO如何定义下一代光通信未来
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亟待攻克。CPO将高热密度的ASIC芯片与光引擎紧密封装，局部热密度高达500W/cm²，远超传统架构的300W/cm²，对液冷、均热板等散热方案提出严苛要求。硅通孔（TSV）等封装工艺的良率偏低直接推高成本，行业平均良率仍需提升15-20个百分点才能实现成本平衡。此外，224G SerDes规格升级后，信号完整性设计难度进一步加大，考验企业的高频电路设计能力。
成本层面，规模效应尚未完全显现。CPO的研发与生产线建设需巨额资本投入，单条1.6T CPO生产线投资超10亿元。在商业化初期，CPO产品价格仍高于传统光模块，部分对成本敏感的中小数据中心客户可能延缓替代进程。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，标准统一与协同机制尚不完善。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兼容性问题，增加客户选型难度。CPO需要光模块厂商、芯片厂商、设备厂商从设计阶段就开展联合开发，这种跨企业的技术协同模式仍在探索中。好在CPO标准联盟的成立加速了技术规范统一，头部企业的示范效应也在推动生态成熟。
从长期演进看，CPO技术的发展路径清晰可循，将持续引领光通信产业升级。短期（2025-2027年）将聚焦800G向1.6T、3.2T升级，重点解决量产良率与成本控制问题；中期（2028-2030年）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将与液冷、量子通信等技术深度融合，成为未来算力网络的核心支撑。
对于国内产业而言，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%，但源杰科技、仕佳光子等企业已实现25G DFB、1.6T AWG等关键芯片的量产突破。国家“东数西算”工程的推进与半导体产业的扶持政策，为国内企业提供了政策红利；国内庞大的AI算力需求则构成了全球最大的应用市场，将加速技术迭代与成本下降。
结语
当算力竞争进入白热化阶段，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“极短电距+高集成度”的架构优势，精准破解了传统光模块的功耗、带宽与延迟瓶颈，成为算力狂潮下的“隐形引擎”。从技术原理的突破到商业化落地的加速，从价值链条的重构到竞争格局的重塑，CPO正推动光通信产业进入全新发展阶段。
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。对于企业而言，能否在硅光技术、先进封装、生态协同等核心领域建立优势，将决定其在下一代光通信产业中的地位；对于行业而言，CPO的普及将为AI、云计算、元宇宙等新兴产业提供更强大的传输支撑；对于数字经济而言，这枚“隐形引擎”将持续为算力时代注入动力，成为高质量发展的重要基石。
来源：遇见99