万字CPO白皮书，SemiAnalysis付费报告，6个方面的观点提炼，一睹为快

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近期,SemiAnalysis在2026年1月发布了关于CPO的白皮书，全面分析了CPO技术在AI数据中心互联中的现状与前景。

文章分为五个部分

在第一部分：CPO 总拥有成本 (TCO) 分析中，首先分析采用 CPO 如何改变横向扩展和纵向扩展网络的总拥有成本。认为，总拥有成本、可靠性和设备供应商的议价能力将是横向扩展网络中采用 CPO 的主要考虑因素。我们将探讨 CPO 在横向扩展领域是否已成熟，并提及我们目前掌握的解决方案可靠性数据，例如Meta 在 ECOC 2025 上发布的 CPO 横向扩展交换机研究。

在第二部分：CPO 简介与实现中，将深入探讨 CPO 的工作原理。本部分将探讨市场从铜到共封装铜、从数字信号处理器 (DSP) 光器件到线性可插拔光器件 (LPO) 再到 CPO 的演变历程，以及采用 CPO 的动力和理由。此外，还将讨论SerDes 的扩展极限以及作为 SerDes 替代方案的 Wide I/O （尤其是在与 CPO 结合使用时）。

在第三部分“CPO市场化”中，将介绍推动CPO获得市场认可并最终推向市场的关键技术。首先，将讨论主机和光引擎封装，并详细解释台积电COUPE封装及其为何成为首选集成方案。我们将深入探讨光纤连接单元（FAU）、光纤耦合以及边缘耦合与光栅耦合器的区别。还将介绍马赫-曾德尔调制器（MZM）、微环调制器（MRM）和电吸收调制器（EAM）等调制器类型。本部分最后将阐述CPO被广泛采用的核心原因——利用CPO扩展带宽的多种途径：连接更多光纤、采用波分复用（WDM）以及更高阶的调制。

在第四部分“CPO产品现状与展望”中，将分析目前市场上的CPO产品及其相关供应链。我们将首先介绍英伟达和博通的解决方案，然后再讨论主要的CPO公司。我们将涵盖Ayar Labs、Nubis、Celestial AI、Lightmatter、Xscape Photonics、Ranovus和Scintil，详细介绍每家供应商的解决方案，并分析每家公司方案中的重要优缺点。

最后，在第 5 部分：英伟达的 CPO 供应链中，我们将通过详细描述英伟达 CPO 生态系统的供应链来结束本报告，并列出激光源、ELS 模块、FAU、FAU Alight 工具、FAU 组装、Shuffle Box、MPO 连接器、MT 套圈、光纤和 E/O 测试的关键供应商。

文章内容很长，推荐阅读原文

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另外，文章的整体内容观点整理如下



一、CPO是必然趋势，但短期主要驱动来自Scale-Up而非Scale-Out

主要从四个方面来说：

AI工作负载对带宽、密度、功耗和延时的极端需求，已使传统可插拔光模块（Pluggable Transceivers）难以持续跟上。

Scale-Out（机架间互联）采用CPO的动力不足：功耗节省显著（可达70-80%），但对整个集群总功耗影响仅2-4%，总成本（TCO）节省也仅3-7%。可靠性、服务性、失去多供应商议价能力是主要顾虑。

Scale-Up（机架内/跨机架GPU直接互联）才是CPO的“杀手级应用”：可突破铜缆2米距离限制、支持更大世界尺寸（World Size）、提供更多带宽扩展路径（波分复用、更多光纤、高阶调制等）。 hyperscaler已开始向供应商承诺大规模部署

二、短期内Scale-Out CPO采用缓慢，更多是为Scale-Up做准备

Nvidia 2025-2026年推出的CPO Scale-Out交换机（Quantum-X、Spectrum-X Photonics）主要用于成熟供应链、积累真实数据中心可靠性经验，而非立即大规模替换现有方案。

预计2026年出货量仅1-1.5万台，远谈不上快速普及

Meta与Broadcom合作的ECOC 2025可靠性测试结果积极（数百万端口小时内几乎零失效），但仍需更多真实生产环境大规模验证。

三、CPO最大优势在于消除DSP和长距离电SerDes

传统可插拔方案中，电信号需走15-30cm铜迹线至面板笼位，需高功耗DSP重定时和长距SerDes驱动。

CPO将光引擎直接放在ASIC旁（几mm距离），可省略DSP、使用低功耗短距SerDes或宽并行接口（Wide I/O），单比特功耗可降低50-80%。

四、TSMC COUPE平台正成为异构集成主流选择

COUPE（Compact Universal Photonic Engine）通过SoIC无凸点混合键合实现EIC（电集成电路）与PIC（光子集成电路）超短互连，性能远超传统凸点或FOWLP方案。

Nvidia、Broadcom、Ayar Labs等多公司已转向COUPE，标志着TSMC在硅光子领域快速追赶并领先。

五、带宽扩展路径多样化

光纤数量增加（更高密度FAU、2D阵列）
每纤波长数增加（CWDM→DWDM，8/16→更高）
单波长速率提升（100G→200G+，PAM4→更高阶调制）
调制器类型选择影响路线：MRM（微环）利于高密度WDM但温敏，MZM（马赫-曾德尔）更成熟可靠，EAM（电吸收）温度稳定性好但生态较弱。

六、主要玩家与差异化

Nvidia：率先量产（2025下半年InfiniBand、2026下半年Ethernet），采用TSMC COUPE + MRM + 200G PAM4，已实现生产级200G微环。

Broadcom：最早商用（Bailly 51.2T），正从自研FOWLP转向COUPE。



初创公司：

Ayar Labs：UCIe光芯片let + 高密度WDM
Nubis：MZM + 2D光纤阵列 + 强调互操作性
Celestial AI（已被Marvell收购）：EAM + 光子织构（Photonic Fabric），目标2028年达10亿美元年收入，主要来自AWS Trainium 4
Lightmatter：超大光子互连器（Passage），长远愿景彻底摆脱岸线限制

最后

值得强调的是，CPO技术已从“永远在未来”走向真实量产落地，短期将在Scale-Out网络中小规模试水并锻炼供应链，但真正爆发将在2027-2028年后Scale-Up场景，届时将显著扩大AI集群规模并提升性能/TCO，成为后摩尔时代数据中心互联的核心技术方向。