CPO/NPO深度调研纪要

无聊小北

梦想的第四维

一、核心结论与市场空间：规模四年翻四倍，铜延寿、光延后

市场规模大幅上修

受AI资本开支上调与集群规模扩容驱动，Scale-Up后端网络市场规模预计2030年达到730亿美元，较去年同期预测（2029年170亿美元）扩容超4倍；2026-2030年复合增速达46%。

核心技术判断

铜互连的生命周期被市场持续低估，通过SerDes、信号调理技术迭代仍将长期主导短距场景；CPO（共封装光学）是长期终局方向，但规模化渗透晚于市场预期，2028年仅小规模试水，2029年英伟达Feynman世代起才会实现显著落地，近期板块因渗透预期回调属于过度下跌。

架构格局

行业不存在统一技术路线，NVLink、以太网、UALink、PCIe等多架构长期并存，买方集中度高，单一路线落地即可创造可观产业机会。

二、Scale-Up市场增长的核心驱动力

1.AI集群规模爆发式扩张

AI模型复杂度提升推动集群规模持续翻倍：

英伟达Blackwell世代实现单柜72GPUScale-Up；

Vera Rubin世代扩至单集群144GPU，Rubin Ultra进一步提升至576GPU；

下一代Feynman世代集群规模有望翻倍至1152GPU；

谷歌TPU、亚马逊Trainium等非英伟达生态同步推进集群扩容，全行业共同拉动互连需求。

2.I/O瓶颈取代算力成为系统核心约束

过去30年AI硬件算力增长600万倍（每2年翻3倍），而互连带宽23年仅增长450倍（每2年增长1.6倍），数据移动效率已成为大规模AI系统的性能瓶颈。

核心矛盾：SerDes单lane速率从当前100G向200G、400G升级，电信号的有效传输距离持续缩短；但AI集群规模扩张又要求GPU间通信距离不断增加，二者反向演进形成行业“铜墙”效应，推动光互连长期替代趋势。

三、技术演进路径：铜尽其用，光按需入场

1.铜互连的持续续命能力

铜互连凭借低延迟、低功耗、低成本与成熟生态，仍是短距场景首选。行业通过多轮技术迭代持续延长铜的使用寿命：

已落地技术：PAM4调制、高性能DSP信号校正、重定时器（Retimer）、连接器与封装升级；

在研下一代技术：448GSerDes、PAM6调制、200G重定时器等，博通已演示下一代铜方案可支持6米传输距离，挑战英伟达跨机柜CPO路线。

2.主流传输技术对比

技术方案	传输距离	单lane速率	功耗水平	成本	核心优劣势
DAC（直连铜缆）	<1米	25-50GPAM4	极低	最低	结构简单成本低，但高速下距离衰减极快
ACC（有源铜缆）	2-2.5米	50-106GPAM4	2.5-5W	低	低功耗结构简单，均衡能力有限
AEC（有源电铜缆）	3-7米，最长约9米	50-106GPAM4	6-12W（800G）	中等	长距离高可靠，但功耗与成本高于ACC
AOC（有源光缆）	5-30米	50-106GPAM4	10-18W	高	长距离抗电磁干扰，短距场景性价比低
CPO（共封装光学）	2-10米（封装内）	>100GPAM4/256G	<5pJ/bit	极高	带宽密度极高、单位比特能耗极低，但封装复杂、成本高、供应链不成熟

3.光互连渗透的四大核心催化剂

光互连在Scale-Up场景的落地并非由速率单点驱动，而是由架构变革推动，核心触发因素包括：

多机柜Scale-Up架构普及；

电接口I/O功耗持续攀升；

带宽密度要求不断提升；

大模型通信负载持续增长，带宽需求长期扩容。

4.CPO渗透节奏：2028试水，2029起规模化

2028年之前：铜互连主导Scale-Up场景，CPO仅小规模试点；

2028年：CPO开始小范围落地，主要对应英伟达Rubin Ultra的有限部署；

2029年起：英伟达Feynman世代推动CPO实现显著渗透，成为行业核心拐点；

2030年：预计CPO在Scale-Out端口渗透率达30-35%，在Scale-Up端口渗透率达25-30%。

四、主流XPU厂商的技术路线图

英伟达：行业光互连引领者

Rubin Ultra（2027年）：混合架构过渡方案，单柜内72GPU仍采用铜NVLink互连，机柜间通过光链路组成576GPU的NVLink域，兼顾铜的成本延迟优势与光的长距离能力。

Feynman（2028年）：首次实现全光Scale-Up互连大规模部署，NVLink域扩容至1152GPU，是CPO规模化渗透的核心催化剂，实际放量集中在2029年。

其他厂商节奏：普遍落后英伟达1-2年

AMD：MI550/MI650平台预计2027-2028年落地光Scale-Up方案；

亚马逊：Trainium5（2028年后）为最早光方案落地节点，Trainium4采用UALink+NVLink Fusion双轨策略；

博通：定制ASIC客户预计2028年后采用光方案，对CPO态度最保守，认为SerDes技术迭代可继续延长铜寿命；

谷歌：TPU采用OCS光电路交换环型拓扑，不依赖传统交换式Scale-Up网络，对CPO的需求可能延后或降低。

五、互连Fabric生态格局：多路线并行，格局尚未定型

五大主流互连架构

NVLink（英伟达）：封闭生态，提供最高带宽与最低延迟，是当前Scale-Up市场的主导方案；NVLink Fusion扩展支持第三方CPU/XPU/ASIC接入，通过协议转换芯片兼容NV Switch，合作伙伴包括Marvell、Astera Labs、联发科等。

SUE/ESUN（博通、Marvell等）：以太网路线，基于博通Tomahawk交换芯片，通过OCP生态推进，具备开放性与成熟生态优势。

PCIe（Astera Labs、博通、Marvell）：过渡性方案，通过PCIe交换芯片实现Scale-Up互连，Astera的Scorpio系列已落地亚马逊Trainium平台，是原生AI互连普及前的主流过渡选择。

UALink（AMD牵头）：开放内存语义互连标准，2.0规范已正式发布，2027年起商用硅片落地，是非英伟达生态最核心的候选标准，得到超大规模云厂商与Astera、Marvell等厂商支持。

OCS光电路交换：光层交换方案，直接路由光信号，功耗更低、延迟更小、长期升级成本更优；其中MEMS方案最成熟、切换速度快，适合近期规模化部署，LCoS方案寿命更长但切换速度慢。

市场格局演进节奏

2026年：非英伟达生态起步，NVLink仍占据主导地位；PCIe是规模最大的非NV路线，Astera Labs、博通率先受益。

2027年：以太网成为增速最快的路线，PCIe仍保持最大非NV规模；UALink落地进度是核心变量，决定后续格局走向。

2028年：市场全面扩容，以太网、UALink、NVLink Fusion三条路线并行竞争，客户多方案并行验证，行业标准尚未收敛。

六、核心光学技术路线详解

1.CPO（共封装光学）

将光引擎与交换ASIC集成在同一封装内，将电路径从十几厘米缩短至几毫米，可降低光互连功耗50-80%，同时提升面板带宽密度。产业价值向光引擎、硅光子、外激光器、先进封装环节转移，核心参与者包括博通、英伟达（平台侧），Lumentum、Coherent、AyarLabs等（光器件侧），台积电、格芯等（晶圆制造侧）。

技术演进路径：从当前2.5DCPO起步，2030年后向3DCPO升级。

2.NPO（近封装光学）

介于可插拔模块与CPO之间的过渡方案，光引擎靠近ASIC但位于封装外部。相比CPO，NPO架构更开放、可维护性更强、厂商锁定风险更低，适合暂不接受全CPO复杂度的非英伟达架构；性能与功耗优于传统可插拔模块，低于全CPO，是光渗透过程中的重要中间形态。

3.有源铜缆（ACC/AEC）

ACC（有源铜缆）：采用模拟重驱方案，侧重2米内机柜内场景，极致低功耗、低成本、低延迟；

AEC（有源电铜缆）：采用重定时器与均衡方案，支持5-7米传输，是跨机柜短距场景的主流选择，功耗比可插拔光模块低约50%。

有源铜与光方案为互补关系而非直接竞争，AI数据中心将根据距离、功耗、延迟、可维护性需求采用异构互连方案。

4.OCS光电路交换

属于光层网络补充方案，核心价值是扩展光厂商的收入边界，从光模块、CPO光源延伸至高精度光学组件（MEMS微镜、LCoS开关、准直器阵列等），与可插拔、NPO、CPO形成并行增长曲线。

七、行业热点争议解答

CPO最大障碍是技术还是厂商锁定？

成本与技术可行性优先级高于厂商锁定风险；供应链成熟度、良率与失效风险是核心顾虑，部分厂商（如谷歌）认为功耗节省不足以覆盖质量与运维风险。

CPO能否被长期规避？

若集群规模不再扩张，CPO渗透可长期推迟；OCS可部分承载大象流传输需求。但只要集群持续扩容、I/O瓶颈加剧，跨机柜场景必然向光互连演进，CPO/NPO是长期必然方向。

Scale-Up以太网对品牌交换机厂商吸引力如何？

单机柜场景交换逻辑简单，白盒方案主导，品牌厂商价值有限；2028年后多机柜方案落地后，品牌交换机的价值才会显著提升。

推理场景是否需要大规模Scale-Up集群？

训练场景对集群规模与低延迟的需求更强，但前沿大模型推理仍需百级以上XPU的Scale-Up网络，持续推动架构升级。

NPO/OCS等路线分化会影响光厂商受益逻辑吗？

不会。光内容价值量核心与带宽需求正相关，无论采用CPO、NPO还是OCS，带宽增长都会带动光用量提升；LITE、COHR、GLW三家核心厂商均能受益于光向Scale-Up渗透的大趋势。

亚马逊RNG网络架构的影响？

亚马逊RNG采用准随机图拓扑替代传统胖树架构，可减少69%路由器数量、提升33%吞吐量、降低40%网络功耗，已成为AWS新数据中心默认架构。但该方案依赖亚马逊自研软件能力，暂不具备向行业扩散的条件。

八、核心风险

AI资本开支增速不及预期，集群扩容节奏放缓；

CPO/NPO技术落地延迟，供应链良率爬坡慢于预期；

铜互连技术迭代超预期，进一步推迟光渗透节奏；

关税与地缘政治影响供应链成本与产能布局；

行业竞争加剧，价格与利润率承压。