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AI算力系列之CPO：光电融合渐成熟，规模化应用加速

核心内容

CPO（光电共封装）技术作为应对数据中心带宽增长与功耗挑战的创新方案，正逐渐成为未来算力基础设施的重要组成部分。该技术通过将ASIC芯片与硅光引擎在高速主板上协同封装，有效降低信号衰减、系统功耗和成本，同时实现高度集成。CPO技术在数据中心、高性能计算、人工智能和虚拟现实等领域具有广阔的应用前景。

主要观点

• CPO技术优势：

  • 降低系统功耗25%-50%
  • 减少延迟，适用于实时性要求高的场景
  • 提升带宽容量，满足快速增长的数据传输需求
  • 降低成本，提高集成度和系统性能

• 硅光成为主流技术路径：

  • 硅光技术因其高集成度、CMOS工艺兼容性，有望实现低成本
  • 适用于2km及以下的短距数据中心内部光互联
  • 与VCSEL技术结合，可覆盖30m及以下的短距光互联场景

• CPO市场前景广阔：

  • Yole预测2033年CPO市场规模将达26亿美元，CAGR为69%
  • LightCounting预计2027年CPO端口将占800G和1.6T端口的近30%
  • AI和高性能计算（HPC）是推动CPO市场增长的主要动力

• 海外大厂引领发展：

  • 博通推出业界首款51.2T CPO以太网交换机Bailly
  • Marvell将CPO集成到下一代定制XPU中，提升AI服务器性能
  • 英伟达加速CPO技术进程，发布多款CPO交换机
  • 台积电推出COUPE平台，实现CPO与先进半导体封装技术的集成

• 国内厂商积极布局：

  • 中际旭创、新易盛、天孚通信、太辰光、源杰科技、仕佳光子、光迅科技、罗博特科、锐捷网络等企业已开展CPO相关技术研发和产品布局
  • 太辰光布局保偏MPO和光柔性板，具备自主知识产权
  • 源杰科技和仕佳光子布局大功率CW光源，满足CPO需求
  • 光迅科技推出可插拔CPO ELS光源模块，符合行业标准

关键信息

• CPO交换机内部结构：

  • 主要由交换芯片ASIC、OE光引擎、ELS外置光源、柔性光背板、MPO连接器等组成
  • Shuffle box用于信号分配和处理，提升光纤布线效率和可靠性
  • PM保偏光纤用于保持激光偏振态，提升光信号传输稳定性
  • FAU光纤阵列实现PIC与光引擎之间的精确对准

• CPO发展路径：

  • 从可插拔光模块向CPO技术演进
  • COUPE平台分为三个阶段：1.6Tbps、6.4Tbps、12.8Tbps
  • 硅光技术与VCSEL技术并行发展，分别适用于不同距离的光互联场景

• CPO未来应用方向：

  • OIO（光I/O）技术将光学收发器集成到计算芯片中，提升带宽密度和能效
  • 光计算技术与AI结合，具备更高的并行计算能力、更低的能耗和更快的响应时间

建议关注的上市公司

• 中际旭创：

  • 主营高端光通信收发模块，已将硅光技术应用于400G、800G和1.6T光模块
  • 重视CPO方向布局，提前进行预研

• 新易盛：

  • 子公司Alpine提供硅光技术支持
  • 已有CPO技术布局，未来有望在CPO市场占据一席之地

• 天孚通信：

  • 提供CPO相关配套产品，包括多通道高功率激光器、光纤耦合阵列、保偏MPO等
  • 技术研发进展顺利，产品线丰富

• 太辰光：

  • 主营光通信器件，布局保偏MPO和光柔性板
  • 具备完全自主知识产权，产品已批量出货

• 源杰科技：

  • 提供大功率CW光源，满足400G和800G光模块需求
  • 产品序列全面，可支持多种规格

• 仕佳光子：

  • 提供CW DFB激光器、平行光组件、MPO光连接器等CPO相关产品
  • 已实现1000mW功率突破，产品已送客户端验证

• 光迅科技：

  • 发布可插拔CPO ELS自研光源模块，符合行业协议
  • 提升交换机内部散热和系统可靠性

• 罗博特科：

  • 子公司ficonTEC布局硅光耦合及封装设备
  • 与国际大厂合作，预计2025年设备市场需求将显著增加

• 锐捷网络：

  • 发布首款25.6T CPO交换机，支持多种光接口
  • 参与编写CPO交换机设计白皮书，推动技术落地

风险提示

• AI应用发展不及预期，可能影响算力基础设施建设及CPO需求
• CPO技术发展不及预期，可能影响行业整体进展
• 市场竞争加剧，可能对产品毛利率产生不利影响
• 国际贸易摩擦可能导致技术封锁和供应链中断，影响国内CPO产业的发展