CPO技术：突破AI算力互联瓶颈

核心观点：

在智算中心驱动的高速率场景下，降本与降低功耗的需求较为突出，而热插拔光模块在现有外形尺寸下，面临着电气和光连接器密度要求提升、功耗持续上升等显著挑战。CPO为这些挑战提供了一个有前途的解决方案。

英伟达的CPO创新技术将插拔式的光模块替换为与ASIC一体化封装的硅光器件，与传统网络相比，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。

2025年至2035年，CPO模块市场规模复合年增长率预计为28.9%。预计2029年，3.2T CPO市场需求数量超过1200万只，CPO相关器件市场空间超过100亿美元。

CPO行业目前由交换芯片厂商主导、硅光与光模块企业积极参与，大型云厂商推动生态发展，整体处于技术验证与产业链协同阶段，尚未形成稳定垄断，未来三年竞争格局将加速演变。

随着CPO技术日趋成熟，标准化建设将成为推动其广泛应用的关键环节。

行业概述

（1）定义

CPO（共封装光学）是一种新光电互联集成技术。其核心是将光引擎（光收发器）与ASIC交换芯片共同封装在同一个封装基板或封装系统中，从而显著缩短光电信号传输距离，降低功耗和延迟。

CPO技术主要应用于数据中心的交换机接口。当前，数据中心交换机的主流连接方式为采用热插拔光模块。在智算中心驱动的高速率场景下，降本与降低功耗的需求较为突出，而热插拔光模块在现有外形尺寸下，面临着电气和光连接器密度要求提升、功耗持续上升等显著挑战。CPO为这些挑战提供了一个有前途的解决方案。

图1：传统光模块与CPO技术

资料来源：博通

（2）光电集成技术：CPO更具发展潜力

按技术演变以及集成程度大小的顺序，常见的光电集成技术可以分为以下几类：热插拔、LPO、OBO/NPO、CPO、OIO。

表1：光电集成技术的分类

资料来源：融中咨询

近年来，面向高速互联的两种新型光电集成方案是LPO和CPO。LPO（线性驱动可插拔模块）依托传统可插拔生态，具备良好兼容性，但对主芯片要求较高，链路预算和传输距离限制了其在更远距离场景的适用性，目前更适合数据中心短距互联。CPO则通过将光引擎与交换芯片共封装，适用于更高带宽密度和能效要求的高速互联场景，未来发展更具潜力。

图2：CPO（左下）与LPO（右下）相较于热插拔方案

资料来源：FS Community

（3）CPO交换机

CPO交换机构成包括交换芯片ASIC、光引擎、ELS外置光源、柔性光背板、MPO连接器等部件。

采用集成硅光技术的英伟达CPO交换机是代理式AI时代全球领先的网络解决方案。以英伟达Quantum-X Photonics InfiniBand CPO交换机为例，每一根交换机外面的光纤从连接器口进来之后，会用光纤分纤盒将其信号拆分成四路并分别连接到四个不同的交换机芯片上，从而将信源切割成最小单元，最终在CX8网卡端进行数据汇聚。

图3：英伟达CPO交换机结构图

资料来源：英伟达官网

英伟达的CPO创新技术将插拔式的光模块替换为与ASIC一体化封装的硅光器件，与传统网络相比，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。

技术发展历程

从传统的DAC（直连铜缆）起步，数据中心交换机的接口历经多阶段发展，逐步演进至可插拔方案、板载/近板方案（OBO/NPO），目前CPO已进入商用阶段。就CPO而言，其技术持续迭代升级，先后形成2.5D CPO、2.5D CPO以及3D CPO等。

图4：CPO技术路线发展

资料来源：lET Optoelectronics

基于2D封装的CPO电路技术：将PIC（光子集成电路）和EIC（电子集成电路）并排放置在基板或PCB上，通过引线或基板布线实现互连。2D封装的优点是易于封装、灵活性高。根据芯片和基板互连方式不同，基于2D封装的技术发展出了3种技术路径：基于引线键合的CPO、基于倒装的CPO、基于扇出型晶圆级封装技术的CPO

基于2.5D封装的CPO电路技术：将经2D封装的EIC和PIC均倒装于中介层上，通过中介层的金属互连实现EIC与PIC的连接，再由中介层通过下方的封装基板或PCB板与计算芯片相连，以此缩短互连距离、降低功耗、提升性能。根据转接板材料的差异，基于2.5D封装的技术形成了3种技术路线：基于玻璃转接板的 CPO、基于硅转接板的CPO、基于嵌入式多芯片互连桥接的CPO。

基于3D封装的CPO电路技术：将光电芯片进行垂直互连，不仅实现了更短的互连距离、更高的互连密度和更好的高频性能，还能实现更低的功耗、更高的集成度和更紧凑的封装。基于3D封装的CPO技术是目前CPO技术研究的热点。

行业全景与市场规模

（1）产业链

上游包括原材料供应商以及设备供应商，原材料主要包括硅材料、光学元件和电子元件等；所需的设备主要包括光刻机、刻蚀机和封装设备等。

中游是CPO光学器件的各大生产制造商，负责CPO交换机、光电子集成电路、交换芯片等有关产品的生产与封装，代表企业有天孚通信、博创科技、光迅科技等。

下游是CPO的主要应用领域，在AI领域的主要应用场景有数据中心、云计算、高性能计算及自动驾驶等。除AI领域外，CPO也在5G/6G通信、工业互联网、量子通信等场景有所应用。

图5：CPO行业产业链图谱

资料来源：融中咨询

相对于传统光模块，CPO光学器件减少了部分有源器件，如激光器芯片、探测器芯片等，增加了集成多种光器件的光引擎、硅光芯片和薄膜铌酸锂调制器等。因此，CPO产业链上游中硅光光引擎和ELS/CW光源需求增长，相关厂商迎来机遇；中游生产制造商需适配技术升级，封装测试为企业重点，光纤管理硬件和连接器领域企业有业务拓展机会；下游数据中心等应用端推动研发应用，整体呈现积极发展态势。

（2）市场空间

随着数据中心对高速互联需求的增长，CPO在满足大规模、高宽带连接方面具有市场潜力，未来5年市场规模预计快速增长。

1）出货量

据LightCounting预测，CPO的出货量将从800G和1.6T端口开始逐步增加，2024至2025年开始商用，2026至2027年有望实现规模化量产，市场份额将保持高速增长。

全球CPO端口的销售量预计将从2023年的5万端口迅速增长至2027年的450万端口，按单机64端口估算，则对应2027年约7万台CPO交换机出货量；至2029年，1.6T带宽CPO端口出货量将保持较高水平，3.2T带宽CPO端口出货量预计将突破1,200万个。

图6：不同带宽CPO出货量预测

资料来源：LightCounting

英伟达计划于2028年，通过CPO技术实现由八个机架的GPU组成行级NVLink连接域。以1024-GPU规模的集群配置测算，若由100万个GPU组成此类集群，仅NVLink连接所需的3.2T CPO数量就将超过1,500万个。

2）市场规模

随着SerDes速率不断升级，在未来以3.2T速率为主的时代，CPO有望成为主流的互联解决方案。根据lightcounting预测的2029年3.2T CPO数量超过1200万只，预计CPO相关器件市场空间超过100亿美元。

表2：CPO各器件市场空间预测

资料来源：LightCounting

根据IDTechEx的数据，2025年至2035年，CPO模块市场规模复合年增长率为28.9%。CPO网络交换机预计将在创收方面占据主导地位，用于人工智能系统的光互连将占市场约20%的份额。其中，每个人工智能加速器通常使用一个光互连PIC来满足高级计算应用中对高速数据处理和通信日益增长的需求。

图7：CPO模块市场规模

资料来源：IDTechEx

竞争格局

CPO行业目前由交换芯片厂商主导、硅光与光模块企业积极参与，大型云厂商推动生态发展，整体处于技术验证与产业链协同阶段，尚未形成稳定垄断，未来三年竞争格局将加速演变。

目前整个产业链环节以海外厂商为主导，全球主要有博通、英特尔、Ranovus、英伟达、AyarLabs等少数公司具备向市场提供专有解决方案的能力。

中国企业也在积极布局CPO领域。天孚通信、光迅科技等中国企业在CPO技术研发和产品化方面取得了重要突破，并推出了多款量产产品。这些企业凭借其在光模块、光器件以及封装技术等方面的深厚积累，不断推动CPO技术的创新和应用拓展。

表3：CPO产业链各领域国内代表公司

资料来源：开源证券研究所

企业分析

（1）海外代表企业

博通

博通在CPO领域的布局主要是CPO交换机以及交换芯片。

在2022年OFC会议上，博通推出了其首款CPO交换机，是世界第一款25.6T CPO交换机。该款CPO交换机集成了3D封装的光引擎，每个CPO模块支持3.2Tbps，整个系统由4个CPO模块组成，总带宽为12.8Tbps，功耗约为6.4W1800G。

2025年6月，博通宣布正式交付Tomahawk6交换机芯片系列。该系列芯片率先实现单芯片102.4Tbps交换容量,达到当前市场以太网交换机带宽的两倍。Tomahawk6可满足新一代十万到百万卡集群的Scale-up/Scale-out的Al网络部署，支持100G/200GSerDes和CPO。

图8：博通2025年6月发布的Tomahawk6

资料来源：Naddod

英伟达

英伟达在CPO领域的布局主要是CPO交换机。

2025年3月，英伟达在GTC大会上正式发布了Quantum-X Photonics InfiniBand和Spectrum-x Photonics Ethernet两款CPO交换机，前者预计于2025年下半年上市，后者则将在2026年推出。Quantum-X Photonics lnfiniBand交换机搭载了4颗最大吞吐量为28.8T的Quantum-X800ASIC，交换容量达115.2T。黄仁勋GTC大会中明确表示，CPO可将每1.6T端口的功耗从30W降至9W，降幅达70%。

内部结构方面，英伟达的硅光芯片采用了单波长的MRM（微环调制器），信号速率为200Gbps，对应此前TSMC发布的63GHz MRM。单个ASIC交换容量为28.8T，使用3.2T光引擎9组，每个硅光引擎皆采用PAM 4200Gb/s微环调制器，可节省3.5倍功耗。

（2）国内代表企业

国内市场的CPO产业链各环节都有企业布局，未来有望形成CPO领域全栈式的产业协同效应，带动国内光模块市场的创新突破。

表4：国内部分代表企业在CPO领域的产品布局

资料来源：开源证券研究所

天孚通信

天孚通信成立于2005年，是一家光器件整体解决方案提供商和光电先进封装制造服务商，目前有两大核心业务板块，包括无源光器件整体解决方案业务和光电先进封装业务，产品主要应用于人工智能、数据中心、光纤通信、光学传感等领域。

公司是英伟达CPO交换机技术合作伙伴，在CPO板块有多产品布局，当前其多通道光纤耦合阵列、ELS外置光源模块等无源及有源产品已进入小批量阶段。在2022年OFC展会上，天孚通信展示了为400G/800G光模块配套应用的光引擎产品和解决方案，在2025年的OFC展会上公司将发布面向CPO和1.6T模块应用的FAU组件、高速光引擎产品及相关封装方案。

太辰光

太辰光是全球最大的光密集连接产品制造商之一，主要产品包括MT插芯、光纤柔性板、PLC芯片、AWG芯片、常规及高密度光纤连接器、波分复用器、光纤配线机箱、光缆熔接箱、光模块、有源光缆，应用覆盖全球范围的电信网络、数据中心、政企专网等建设，客户包括康宁等光通信设备头部公司。

太辰光产品矩阵中还包括了MPO和Shuffle器件，同时具备MT插芯的生产能力，在MT插芯紧缺的背景下对MPO的核心器件供应形成保障。太辰光配套自产MT插芯的MPO产品已通过国外客户的质量认证，并实现批量供应。在CPO产品的结构中，除了MPO产品，公司shuffle产品在光柔性板技术方面具有完全自主知识产权，包括布纤路径自动设计软件，自动布纤设备，柔性板涂覆工艺等。公司光柔性板产品已经批量出货，并为多家客户开发了定制化产品。

图9：太辰光部分代表产品

资料来源：太辰光

光迅科技

光迅科技产品涵盖全系列光通信模块、无源器件、光波导集成产品、光纤放大器，在CPO领域主要布局CPO ELS光源模块。

光迅科技发布的可插拔CPO ELS自研光源模块，其光电指标要求符合OIF-Co-Packaging-FD-01.0和CPO JDF协议，可以支持3.2TCPO光引擎。该产品拥有8个光学通道，采用的自制大功率DFB激光器，可以保证每个通道的出光功率大于20dBm，最多可实现32路的硅光光源输入。波长除了1310nm以外还可选择CWDM波长。同时可以保证模块壳温0-70℃的全温度范围下，光功率的稳定输出，并可使全温度范围内模块的整体功耗小于10W。

源杰科技

源杰科技专注于进行高速的半导体芯片的研发、设计和生产，在CPO领域主要布局激光器芯片与CW光源。

公司产品涵盖从2.5G到50G磷化铟激光器芯片，产品主要应用于光纤到户、数据中心与云计算、5G移动通信网络、通信骨干网络和工业物联网等。2024年，公司CW70mW 激光器产品实现批量交付，产品采用非制冷设计，具备高功率输出和低功耗特性，适用于数据中心高速场景。

公司研发了300mW高功率CW光源，并实现该产品的核心技术突破，以满足与CPO/硅光集成的协同创新。针对OIO领域的CW光芯片需求，公司也开展了相关预研工作。

紫光股份

紫光股份在CPO领域的布局主要为CPO硅光交换机。

新华三是公司ICT基础设施及服务业务的主要经营平台。新华三在2023年业界首发800G CPO硅光交换机，单芯片51.2T交换能力，支持64个800G端口，并融合CPO硅光技术、液冷散热设计、智能无损等先进技术，全面实现智算网络高吞吐、低时延、绿色节能三大需求，适用于AIGC集群或数据中心高性能核心交换等业务场景中。

新华三800G CPO硅光交换机可支撑单个AIGC集群规模突破3.2万台节点，较上一代400G组网规模大幅提升。800G交换机在完全满足大规模AIGC集群无阻塞传输需求的基础上，能够进一步提升单集群的网络规模，从而最大程度保障AIGC集群的运算效能。

图10：紫光股份的800G硅光交换机

资料来源：紫光股份（新华三）

仕佳光子

仕佳光子聚焦光通信领域，主要产品包括PLC分路器、AWG芯片、DFB激光器等光芯片及光纤连接器、光缆等，主要应用于骨干网、FTTH、数据中心和4G/5G建设。公司具备覆盖芯片设计、制造、封测的IDM一体化能力，已在CPO趋势下布局MPO产品生产基地，并通过投资MT插芯供应商福可喜玛，保障MPO上游核心物料MT插芯的供给，为公司在该领域的扩张强化上游保障。

政策与融资动态

（1）政策环境

2021年至今，国内CPO相关政策呈现“战略定位明晰化、技术攻关系统化、产业落地加速化”的递进趋势，从国家层面将CPO纳入信息基础设施核心技术目录，到专项部署标准制定与试点示范，最终通过财税激励推动地方产业化落地，形成“顶层设计—标准引领—场景验证—资金支持”的全链条政策支撑体系。

表5：国内CPO有关政策细目

资料来源：融中咨询

（2）融资动态

据已披露的事件来看，2016年至今，国内CPO板块的投融资市场呈现典型的由龙头企业主导、上市企业再融资趋势明显的特征。

2016年立讯精密以45.89亿元的主板定向增发领跑行业融资榜，2020年新易胜又以16.32亿人民币的主板定向增发再度掀起国内CPO光模块概念热潮。

整体来看，行业早期融资较少，以战略融资、IPO以及上市公司再融资为主导，后期成熟企业为行业领导者。得益于行业专业壁垒高、技术性较强的特点，具有强技术竞争力的成熟企业更受资本青睐，早期企业机会较少。

图11：2016-2025H1国内CPO领域投融资事件数量金额变化情况

资料来源：融中数据

图12：2016-2025H1国内CPO领域投融资事件轮次分布

资料来源：融中数据

风险与挑战

技术挑战：封装工艺复杂，TSV、TGV等技术存在效率低、成品率不足等固有缺陷；硅光技术面临波导损耗、耦合效率低及温度敏感等瓶颈；散热设计难度大，芯片高温易致性能失效。

产业化挑战：处于初期阶段，依赖多环节协同但市场接受度低、标准未统一、制造能力有限；先进封装成本高、量产良率低；封装不可插拔导致维修成本高、可靠性不足。

市场竞争与替代风险：LPO技术凭借低成本、易维修等优势仍是主流，若CPO在功耗和成本上无显著优势，中短距离市场可能被分流。

生态与标准问题：接口、连接器等标准不统一，厂商方案兼容性差；国内企业在核心技术、专利及设备上与海外存在差距，产业生态不成熟。

未来发展趋势

标准化。随着CPO技术日趋成熟，标准化建设将成为推动其广泛应用的关键环节。国际标准组织（如IEEE、OIF）及产业联盟（如COBO、OpenLight）将加快推进CPO接口、封装及测试标准的制定工作，以促进不同厂商之间的互操作性与兼容性，为技术规模化应用奠定基础。

应用场景多元。据LightCounting数据，2025-2027年，CPO在AI数据中心的渗透率将从5%提至30%。而在边缘计算、云计算、自动驾驶等领域，CPO将赋能车载计算单元和工业控制系统的光互连场景，市场需求也将逐步得到释放。

OIO技术。OIO技术是一种芯片级光互连技术，是将光引擎直接集成在计算芯片内部，集成为统一的一片OEIC（光电子集成电路）芯片，取缔了在同一PCB板上的多模块集成形式与电信号的传输方式[1]。OIO技术被视为是CPO技术经过演变之后，光电集成技术的最终形态。

[1]测试链盟：OIO技术生态全景解析：架构革新、场景突破与产业突围路径