共封装光学（CPO）价值链深度研究纪要

无聊小北

梦想的第四维

一、CPO核心定位与商业化落地节奏

CPO核心技术价值

CPO通过将光引擎（OE）与XPU/交换芯片集成封装，相比传统可插拔光模块，具备更优的功耗效率、信号完整性与网络弹性，是解决AI超算带宽与功耗瓶颈的核心技术路径；NPO（近封装光学）是CPO落地的过渡形态，二者均能显著降低AI数据中心网络功耗。

明确的商业化落地节奏

试点出货：英伟达计划2026年晚些时候启动CPO/NPO交换机部署，早期客户包括CoreWeave、Lambda等；博通2026年也将开始出货TH6系列CPO交换机。

规模化放量（Scale-out）：CPO/NPO交换机批量出货预计在2026年底至2027年开启。

深度集成落地（Scale-up）：与高价值XPU紧耦合的CPO方案，需完成真实环境长期可靠性验证，批量出货最早将于2028年下半年启动。

关键催化：2026年3月中旬的英伟达GTC大会与OFC大会，将释放CPO技术与落地进度的核心更新。

二、CPO成本与BOM结构深度分析

核心成本结论

据测算，计入交换机厂商（如英伟达）的利润后，CPO方案对客户的前期采购成本，较1.6T可插拔光模块至少高出10%；尽管CPO的OE+ELSBOM成本低于1.6T光模块，但交换机厂商的高毛利推高了终端客户的采购成本。

CPO交换机BOM结构

以英伟达QuantumX800CPO交换机为例，其BOM占比明细如下：

构成部分	BOM占比	核心说明
光引擎（OE）	44%	CPO成本核心，占比接近一半
交换芯片	17%	第二大成本构成
外部光源（ELS）	13%	外置CW激光光源模块
其他	13%	配套结构件、辅料等
MPO连接器	8%	高速光连接组件
FAU光纤阵列单元	5%	高精度光纤对接组件

英伟达核心CPO交换机参数对比

参数	QuantumX800-Q3450	Spectrum6810
试产时间	2025年下半年	2026年下半年
网络标准	InfiniBand	Ethernet
单封装吞吐量	28.8Tb/s	102.4Tb/s
单OE带宽	1.6Tb/s	3.2Tb/s
OE数量	72个	36个
ELS数量	18个	16个
总聚合带宽	115.2Tb/s	102.4Tb/s

三、CPO核心技术与核心器件

激光光源与InP衬底

技术方案：CPO采用外置CW激光器方案，将光源与发热的ASIC/XPU分离，提升热管理能力与可维护性；单颗CW激光器需提供数百mW的输出功率，对外延工艺与热设计要求极高。

核心材料：InP（磷化铟）衬底是CW/EML激光器的核心材料，当前市场供给紧张；住友电工计划2023-2028年将InP衬底产能翻倍，Coherent在2024-2025财年将InP产能提升3倍，Lumentum计划产能提升超40%。

行业重磅事件：2026年3月2日，英伟达宣布向Lumentum、Coherent各投资20亿美元，达成多年采购合作与技术联合开发协议。

调制器技术选型

调制器是实现电信号转光信号的核心器件，三大主流技术对比如下，英伟达最终选择MRM方案适配CPO需求：

技术指标	MZM（马赫-曾德尔调制器）	EAM（电吸收调制器）	MRM（微环调制器）
尺寸（μm²）	~12000	~250	100-200
热稳定性	优秀（>50℃）	优秀（>50℃）	差（<1℃）
功耗	高	中等	低
WDM适配性	需额外复用/解复用器	中等	原生支持，高密度级联
核心应用	SiPh可插拔模块	EML光模块	英伟达CPO方案

四、CPO晶圆制造平台竞争格局

核心判断：台积电COUPE平台将成为行业主流CPO方案，三大晶圆厂的竞争格局与优劣势对比如下：

厂商	核心平台	核心优势	核心短板	客户与商业化情况
台积电（TSMC）	COUPE	1.异构集成方案，EIC与PIC可分别选择最优工艺节点；2.混合键合技术较微凸块功耗降低40%，速率提升170%；3.与CoWoS先进封装深度协同，适配CPO从NPO到全集成的演进；4.领先的先进逻辑节点能力	硅光技术布局起步晚	英伟达、博通等核心客户从格芯转向，成为行业主力合作平台
格芯（GlobalFoundries）	Fotonix	1.硅光布局起步早，2015年通过收购IBM微电子进入；2.可实现EIC与PIC单芯片单片集成	1.无12nm以下先进逻辑节点；2.无CoWoS同级别的先进封装能力；3.无法适配EIC/PIC最优节点异构集成需求	原有核心客户逐步流失，预计2030年硅光收入超10亿美元
高塔半导体（TowerSemi）	硅光300mm/200mm平台	1.硅光客户超50家，2025年硅光收入2.28亿美元，同比翻倍；2.200mm0.18um工艺产能充足，与英伟达达成1.6T光模块PIC合作	1.缺乏先进逻辑节点与先进封装能力；2.12英寸晶圆能力有限，难以切入全集成CPO主赛道	聚焦OE/PIC细分环节，无法参与核心CPO集成制造

五、CPO全产业链拆解与核心受益厂商

CPO的高集成架构，将价值重心向半导体厂商转移，核心受益环节与厂商如下：

核心器件供应商

激光光源：Lumentum是CPO级CW/ELS的龙头厂商，已斩获数亿美元CPO激光订单，2027年启动出货；Coherent为核心备选供应商。

FAU光纤阵列单元：TFC、Senko为2026年英伟达CPO的主力供应商，FOCI预计2026年三季度完成产品验证，2027年启动出货。

封装代工：Fabrinet、鸿海为英伟达提供CPO系统级封装与测试服务。

配套组件：康宁（特种光纤）、T&S（MPO/Shufflebox）、立讯精密（GB300铜连接+CPC技术）、Unimicron（ABF载板，适配CPO先进封装的载板面积提升需求）。

测试与设备供应商

CPO的晶圆、裸片、封装级测试，以及OE-FAU耦合带来了全新设备需求，核心厂商包括：

ChromaATE：CPO测试系统核心供应商，预计2026年下半年启动测试仪出货，2027年形成新增收入主力。

其他厂商：Teradyne、ficonTEC（光电晶圆测试）、AllRing（光纤耦合自动化设备）、MPI（晶圆级光电探测平台）。

交换机方案商

英伟达：CPO技术与商业化的核心推动者，Quantum与Spectrum系列CPO交换机引领行业落地。

博通：TH6系列CPO交换机2026年启动出货，与康宁达成深度技术合作。

六、CPO赛道初创厂商布局

初创厂商聚焦颠覆性架构创新，推动CPO生态发展，但多数处于早期试点阶段，量产能力有限，核心厂商情况如下：

厂商	核心产品	核心技术亮点	商业化进展	资本动态
Celestial AI	Photonic Fabric光互联方案	OMIB技术，将光子集成嵌入CoWoS-L中介层，突破芯片岸线限制，采用EAM调制器降低热敏感性	Marvell目标2028财年Q4实现5亿美元收入，2029财年Q4实现10亿美元	2026年2月被Marvell收购，交易对价32.5亿美元首付+最高22.5亿美元业绩对赌
Nubis	Vesta1001.6TNPX光引擎	采用MZM调制器与光栅耦合，适配CPC可拆卸连接器	未明确量产时间	2025年被Ciena以2.7亿美元收购
AyarLabs	TeraPHY光引擎芯片let	兼容UCIe2.0标准接口，适配多类芯片，采用MRM调制器	两代产品已出货，第三代正在研发与客户送样	D轮融资，估值超10亿美元，投资方包括英伟达、AMD、台积电等
Lightmatter	PassageM10003D光子超级芯片	最大4000mm²光子中介层，采用MRM调制器，适配多芯片集成	目标2029年商业化	D轮融资，估值44亿美元，投资方包括谷歌风投等

七、替代技术路径：谷歌OCS方案

技术原理

OCS（光电路交换）通过MEMS微镜实现光路转向，无需传统交换机的光电-电光转换，从TPUv4开始被谷歌采用，是CPO之外解决数据中心带宽与功耗瓶颈的另一核心技术路径。

核心优势

大幅降低功耗与散热需求，减少交换机层级降低长期资本开支，对链路速率与协议无感知，可适配40G到1.6T多代技术。

规模化落地障碍

①需对网络全栈（软件、工具链）进行重构，现有路由体系无法直接复用；

②MEMS硬件需极高的对准精度与低损耗，大端口数系统制造、测试、维护难度极高；

③10-100ms的重配置时延，仅适配AI训练等长周期、可预测流量，无法适配短突发流量；

④产业生态不成熟，仅谷歌规模化应用，商用化方案仍在早期。

商业化进展

Lumentum的R300OCS产品已斩获超4亿美元订单，来自三家超大规模客户，收入已开始爬坡；Coherent也在推进液晶基OCS产品，拥有十余家客户合作。

八、部分厂商逻辑

公司名称	核心逻辑
英伟达	数据中心AI机遇广阔，CPO商业化引领行业，仍有显著上行空间
博通	2025年AI增长路径明确，2026年将加速，软件、现金流与高毛利形成强支撑
台积电	AI强景气度支撑未来2年盈利复合增速约30%，估值具备安全边际，COUPE平台强化先进封装与晶圆业务
Chroma ATE	CPO测试仪将在2027年形成全新收入增长点
立讯精密	GB300铜连接新增供应商，CPC技术推进适配CPO需求
Unimicron	ABF载板龙头，受益于CPO先进封装带来的载板面积提升需求
大立光	有望受益于CPO落地，但取决于光学产品成熟度，短期受消费电子景气度拖累

九、关键问答

CPO相比传统可插拔光模块的核心优劣势分别是什么，其商业化落地的明确节奏是怎样的？

核心优势：①功耗效率显著更优，1.6T连接场景下，可插拔LPO功耗约30W，NPO约10-12W，CPO仅约9W，大幅降低AI数据中心散热与运营成本；②信号完整性与网络弹性更强，通过光引擎与交换芯片/XPU的共封装，大幅减少接口传输损耗，提升高速信号传输质量；③带宽密度更高，适配AI超算持续提升的带宽需求，英伟达Spectrum6810单OE带宽已达3.2Tb/s，远超可插拔模块的集成能力。

核心劣势：①前期采购成本更高，计入交换机厂商利润后，CPO方案对客户的前期成本较1.6T可插拔光模块至少高出10%，提升了客户的初始投入门槛；②可靠性验证周期长，与XPU紧耦合的CPO方案需完成真实环境的长期可靠性验证，规模化落地周期更长；③制造与测试壁垒极高，对晶圆制造、先进封装、光电耦合、多环节测试的精度要求大幅提升，产业链成熟度仍待提升，故障维修难度也远高于可插拔模块。

商业化节奏：①2026年，英伟达、博通将启动CPO/NPO交换机试点出货与部署，3月中旬的GTC与OFC大会将释放关键技术与落地进度更新；②2026年底至2027年，CPO/NPO交换机将开启规模化放量（Scale-out），成为超算网络的主流方案之一；③与高价值XPU紧耦合的深度集成CPO方案，批量出货最早将于2028年下半年启动。

为什么判断台积电COUPE平台将成为CPO行业的主流方案，其核心竞争壁垒是什么？

技术架构完美适配CPO长期演进需求：COUPE平台采用异构集成方案，可让电子芯片（EIC）与光子芯片（PIC）分别选择各自最优的工艺节点，从根本上解决了单片集成方案中“EIC需要先进逻辑节点、PIC需要成熟节点”的核心矛盾，这也是格芯单片方案的核心短板，能够支撑CPO从NPO过渡到全集成的长期技术演进。

先进封装与混合键合技术的绝对领先优势：①COUPE采用台积电SoIC-X混合键合技术，相比传统微凸块方案，同速率下功耗降低40%，同功耗下速率提升170%，完美适配CPO的低功耗、高速率核心需求；②COUPE可与台积电CoWoS先进封装深度协同，实现光引擎与XPU/交换芯片的共封装，这是格芯、高塔半导体均不具备的核心能力，也是CPO技术落地的核心前提。

核心客户生态的全面迁移：尽管格芯在硅光领域布局更早，但英伟达、博通等CPO技术与商业化的核心推动者，已将新产品全面转向台积电COUPE平台，AyarLabs等头部初创厂商也从格芯转向与台积电合作，客户生态的全面迁移奠定了其行业主流地位。

先进逻辑节点的不可替代优势：CPO的EIC需要向更先进的逻辑节点持续迭代，台积电在先进制程上的绝对领先地位，可支撑EIC的长期性能升级；而格芯无12nm以下先进节点、高塔半导体聚焦成熟节点，均无法匹配CPO长期的技术迭代需求。

CPO规模化落地后，产业链哪些环节将核心受益，同时行业面临哪些核心风险与替代挑战？

核心受益环节与厂商：

晶圆制造与先进封装环节：台积电是最大赢家，COUPE平台虽直接收入贡献有限，但将显著强化其前端晶圆与CoWoS先进封装业务，AI强景气度将支撑其未来2年盈利复合增速约30%。

核心器件环节：①高功率CW激光光源，Lumentum、Coherent为行业龙头，英伟达已与二者达成数十亿美元级投资与采购合作，将充分受益于CPO对ELS模块的需求爆发；②FAU光纤阵列单元，TFC、Senko为2026年首批供应商，FOCI将在2027年跟进，是CPO光电耦合的核心刚需环节；③ABF载板，Unimicron作为行业龙头，将受益于CPO先进封装带来的载板面积提升需求。

测试与设备环节：CPO的晶圆、裸片、封装级全流程测试，以及OE-FAU高精度耦合带来了全新设备需求，Chroma ATE、Teradyne、ficonTEC、AllRing为核心受益厂商，其中Chroma ATE的CPO测试仪将在2027年形成核心新增收入。

交换机方案商：英伟达、博通作为CPO技术与商业化的核心推动者，将充分受益于AI数据中心交换机的升级迭代，占据CPO方案的核心利润环节。

核心风险与替代挑战：

商业化落地不及预期风险：CPO的可靠性验证周期长，与XPU紧耦合的规模化应用最早要到2028年下半年，若真实环境可靠性验证出现问题，将显著推迟行业落地节奏。

成本替代风险：CPO前期采购成本较可插拔方案高至少10%，若后续成本下降速度不及预期，将影响超大规模云厂商的采购意愿，延缓替代可插拔模块的进程。

技术路径替代风险：谷歌OCS方案是CPO的核心替代技术，其无需光电转换的架构具备更低功耗、速率无感知的核心优势，Lumentum OCS产品已斩获超4亿美元订单，若OCS生态快速成熟，将分流CPO的市场空间；不过OCS规模化落地仍面临全栈重构、生态不成熟等核心障碍，短期难以对CPO形成全面替代。