数据中心互联技术专题一：AI变革推动CPO技术商业化加速_1__53页_3mb

国信通信·行业专题报告：数据中心互联技术专题一

核心内容

光电共封装（CPO）是一种在数据中心光互连领域应用的光电集成技术，通过将交换芯片与光器件共同封装在同一个插槽上，实现光信号和电信号在同一芯片上的转换与处理。CPO技术能够显著减少高速电通道损耗和阻抗不连续性，同时降低功耗，成为下一代高速互联技术的优选方案。

主要观点

• CPO技术优势：CPO技术在降低功耗、减少传输延迟、提升能效方面表现突出，有助于满足算力需求激增带来的高速数据传输需求。
• 商业化进程加速：AI和AIGC技术的快速发展推动了CPO技术的商业化进程，全球互联网云厂商加大投资，CPO交换机逐渐进入市场。
• 技术演进趋势：CPO技术随着SerDes速率提升、硅光材料应用和3D先进封装的成熟，将不断提升集成度和性能，未来可能发展为Optical IO（光输入输出）技术。
• 市场潜力巨大：预计到2029年，3.2T CPO端口出货量将超过1000万个，光引擎、光柔性板、MPO连接器等CPO相关器件市场空间将超过100亿美元。

关键信息

CPO技术概述

• CPO是一种将光模块向交换芯片靠近的光电集成技术，主要应用于交换机接口。
• 与传统可插拔光模块相比，CPO能显著减少光模块功耗，使交换机整体系统功耗降低25%-30%。
• CPO技术包括光引擎、光柔性板、外置激光器、光纤阵列连接器（FAU）等关键组件。

技术趋势

1. SerDes速率提升：SerDes速率逐步升级，从112G到224G，再到448G，推动CPO集成度和性能提升。
2. 硅光材料应用：硅光材料具备成本低、集成度高、兼容CMOS工艺等优势，将成为CPO技术的主要发展方向。
3. 3D先进封装：采用3D封装技术（如CoWoS、SolC-X）实现光电芯片垂直互连，提升互连密度和高频性能。
4. Optical IO发展：CPO技术将扩展至算力芯片间互联，推动Optical IO技术发展，如Ayar Labs、博通、Intel等企业正在研发相关技术。

CPO商业化进展

• 英伟达：计划在2024年下半年推出支持IB协议和以太网协议的CPO交换机，2026年推出CPO版本的Spectrum4 Ultra X800交换机。
• 博通：已推出51.2T CPO交换机Bailly，集成8个6.4T硅光光引擎，使交换机功耗降低70%。
• 国内厂商：新华三、锐捷网络、紫光股份、中际旭创、天孚通信等厂商已布局CPO技术，部分产品已进入市场。

CPO市场预测

• 根据LightCounting预测，到2029年，3.2T CPO端口出货量预计超过1000万个。
• 若以100万个GPU集群计算，需要超过1500万个CPO端口。
• CPO相关器件市场空间预计超过100亿美元，包括光引擎、光柔性板、MPO连接器、FAU等。

投资建议

• 推荐关注交换机厂商：紫光股份、锐捷网络。
• 推荐关注光引擎供应商：天孚通信。
• 推荐关注光柔性板供应商：太辰光。
• 推荐关注MPO连接器供应商：博创科技、仕佳光子、致尚科技。
• 推荐关注外置CW光源供应商：源杰科技、长光华芯。
• 国内头部光模块厂商亦有布局，有望受益于CPO技术发展。

风险提示

• AI发展及投资不及预期。
• 行业竞争加剧。
• 全球地缘政治风险。
• 新技术发展可能引起产业链变迁。

CPO技术演进与应用场景

• CPO与LPO对比：CPO相比LPO具备更低功耗和更好链路性能，但产品成熟度较低。
• CPO应用场景：包括交换机、GPU间通信、AI集群等。
• CPO技术结构：包括光引擎、光柔性板、外置光源、FAU、MPO等关键组件。

市场空间与产业链

• CPO市场空间：预计到2029年，CPO相关器件市场空间将超过100亿美元。
• CPO产业链：涉及光引擎、光柔性板、MPO连接器、FAU、外置光源、硅光芯片等。
• CPO技术趋势：随着SerDes速率提升、硅光材料应用和3D封装技术的成熟，CPO技术将不断演进。

总结

CPO技术作为数据中心高速互联的解决方案，正随着AI技术的快速发展而加速商业化。其在降低功耗、提升能效、减少延迟等方面具有显著优势，未来将向硅光材料和3D封装技术演进，逐步实现光互连技术（Optical IO）的突破。国内厂商已积极布局CPO技术，相关产业链有望迎来快速增长。