AI珠峰系列五_CPO渐行渐近_有望重构高效算力互连架构_29页_2mb

AI珠峰系列五：CPO技术解析与投资建议

核心内容概述

CPO（共封装光学）是光互联技术的下一代架构，旨在通过将光学引擎与交换芯片、XPU集成在同一载板或中介层上，显著提升数据传输效率。相比传统光模块，CPO通过缩短电信号传输路径，有效降低信号衰减、功耗和延迟，是应对AI服务器高带宽、低功耗需求的关键技术。

主要观点

• CPO技术优势显著：通过缩短电信号传输距离，实现信号完整性、功耗效率和带宽密度的全面提升。与传统光模块相比，CPO的单端口功耗可降低约65%，具有更高的带宽密度潜力。
• CPO技术逐步商业化：海外头部厂商如英伟达、博通和Marvell已在CPO交换机领域取得进展，推动其商业化进程。英伟达推出Spectrum-X和Quantum-X系列，博通推出Davison系列，Marvell推出TX9190 CPO交换机。
• CPO制造工艺复杂：CPO制造涉及“光源 + FAB + 封装”多个环节，包括前道的光子集成电路（PIC）和电子集成电路（EIC）制造、键合、TSV（硅通孔）技术，以及后道的测试、清洁和修复工艺。
• 光电测试为关键难点：CPO需要同时进行电与光测试，而光器件的测试难度较高，需依赖高精度设备和复杂流程，如可调谐激光器、光功率计、有源对准系统等。
• 投资建议：建议关注布局CPO封装、测试等核心设备的公司，如联讯仪器、罗博特科、迈为股份和智立方等。

关键信息

CPO技术演进路径

• 可插拔光模块：电信号传输距离较长，功耗较高，适用于较低速率场景。
• 近封装光学（NPO）：将光引擎贴在ASIC旁的板卡上，缩短传输距离至厘米级，提升功耗效率和带宽密度。
• 共封装光学（CPO）：将光引擎与ASIC集成在同一基板或中介层，传输距离压缩至毫米级，实现更高带宽密度和更低功耗。
• 3DCPO：通过硅中介层实现芯片与光引擎的垂直堆叠，传输距离进一步压缩至50微米级，是CPO的终极形态。

主要厂商进展

• 英伟达：推出Spectrum-X和Quantum-X系列，分别适用于以太网和InfiniBand平台，支持高带宽和液冷设计。
• 博通：推出Humboldt、Bailly和Davison系列，采用Tomahawk系列ASIC，实现功耗和延迟的显著优化。
• Marvell：推出TX9190 CPO交换机，采用模块化光学架构，集成液冷设计，提升散热效率。

CPO制造与测试环节

• 前道工艺：包括光波导刻蚀、光学MEMS、光调制器制造、晶圆级透镜制作、激光器制造、衍射光学元件加工等。
• 后道工艺：包括键合、TSV技术、晶圆切割、封装测试等。
• 测试设备：涉及晶圆级双面光电测试、激光清洁与修复，如ficonTEC与Teradyne及Femtum合作开发的三合一检测设备。

投资建议

• 联讯仪器：专注于高速光模块测试设备，毛利率稳定，净利率显著改善。
• 罗博特科：通过收购ficonTEC切入CPO设备领域，布局硅光器件全流程测试与封装设备。
• 迈为股份：在半导体切抛磨设备领域具有优势，有望受益于CPO封装环节。
• 智立方：深耕光/电检测赛道，产品布局涵盖光模块贴片与检测设备，技术服务占比提升。

风险提示

• 技术迭代不及预期：CPO仍处于早期商业化阶段，若技术进展不及预期，可能影响相关企业的市场表现。
• AI基建投资放缓：全球AI基础设施建设若因地缘政治或监管政策等因素出现降温，可能抑制CPO需求。
• 竞争格局恶化：CPO制造技术更新迅速，若设备厂商未能及时跟进，可能面临毛利率下滑和市场份额流失风险。

相关研究与图表索引

• 图表：包括光模块与CPO的信号传输路径对比、功耗对比、CPO内部结构图、COUPE技术演进路线等。
• 表格：涵盖光模块、NPO与CPO对比、英伟达与博通CPO交换机参数对比等。

投资评级

• 行业评级：买入
• 报告日期：2026-03-29

分析师信息

• 孙柏阳：首席分析师，南京大学金融工程硕士，2018年加入广发证券发展研究中心。
• 汪家豪：联席首席分析师，美国约翰霍普金斯大学金融学硕士，2022年加入广发证券发展研究中心。
• 王宁：资深分析师，北京大学金融硕士，2021年加入广发证券发展研究中心。
• 其他分析师：范方舟、蒲明琪、黄晓萍、张智林、许贝尔等，均来自广发证券发展研究中心。

联系方式

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