2026CPO元年！英伟达115.2T交换机产业链全拆解
1、CPO处于产业加速初期
共封装光学（Co-packaged Optics，CPO）是一种先进的光电子集成技术，将光引擎与交换芯片（ASIC）或计算处理器直接封装在同一基板上，替代传统的可插拔光模块（柜间）和铜互连（柜内）。CPO将光纤尽可能靠近ASIC，大幅缩短了光学元件与电气芯片之间的电气路径长度。当前AI发展已进入“互联下半场”，GPU算力持续突破的同时，系统性能瓶颈从芯片本身转向芯片间、服务器间的高速互联环节。CPO在英伟达、博通等行业龙头的推动下正加速商用，目前处于产业加速初期，未来三年是CPO行业渗透率快速提升、供应链格局和产业链价值分工逐步构建的核心观察窗口期。
2、CPO技术核心优势
CPO技术通过将光引擎与计算芯片近零距离集成，将互连距离缩短至毫米级，从而大幅降低功耗（较传统光模块节能50%~80%，如Nvidia方案每800G仅4~5W）、提升可靠性（MTBF达260万小时，集群运行时间提升5倍），并突破铜缆的带宽与距离瓶颈，实现超高带宽密度与跨机架扩展（如单端口512个800G），同时长期TCO优势显著（网络成本降低46%，光模块成本降低86%）。
CPO技术核心优势
资料来源：普华有策
3、CPO技术现状
2026年成为CPO规模化落地元年：英伟达Spectrum-X 102.4T CPO交换机年内大规模交付，台积电COUPE硅光平台同步量产。商用节奏上，CPO率先在AI集群Scale‑up网络落地（突破ASIC物理密度极限，适配NVLink等专有闭环），Scale‑out侧也已实现0到1突破。技术路线上，保留可插拔的LPO/LRO/XPO与缩短电气距离的NPO/CPO并行，目前CPO综合性价比优势尚不明显，需关注交换机芯片与产业配套。
产业链方面，博通Tomahawk 5‑Bailly已量产出货，Marvell集成至AI加速器；国内罗博特科获6亿元硅光耦合订单，长光华芯、亨通光电、长电科技等布局关键环节，激光源、FAU、MPO连接器及OSAT/测试环节均有明确参与企业。
5、CPO存在的问题与挑战
CPO商机虽已酝酿多年，但量产阶段的挑战仍然非常多。
工艺难度高、良率较低是首要问题。器件如大功率CW光源、保偏光纤、PIC（微环调制器）等工艺难度较高，环节如PIC和EIC的3D封装、光纤耦合、OE和ASIC芯片封装等，较高的工艺难度导致产品整体良率较低。产能方面，博通的CPO Switch出货规模仅约5万套，与整体云端AI数据中心的需求相比差距甚远。核心组件产能不足，激光、FAU供应商产能有限；光引擎（含FAU）单套成本3.5-4万美元，叠加厂商60%毛利率后可能高于传统方案。
供应链配套不成熟是另一大挑战。CPO的产业链高度碎片化，尚未形成成熟的闭环生态。标准尚未统一，光接口、封装形态等标准仍在博弈与演进中，OIF的CPX范式尚未形成共识。上下游配套薄弱，具备成熟光电融合工艺的代工厂、专用的高精度光电测试设备、标准化的封装材料供应商较为稀缺。兼容性差，厂商多采用专有方案（如Nvidia COUPE、Broadcom FOWLP），跨厂商设备兼容性差。
散热与可靠性挑战同样突出。CPO将光引擎与交换芯片高密度集成，局部热密度高，需配套液冷系统（如Nvidia Quantum-X采用双铜制冷板+闭环液冷），增加设计成本与复杂度。维护操作复杂，单个故障可能波及64个800G端口；FAU更换需拆机箱，数据中心灰尘易污染内部光纤。集成度高导致故障影响范围大，光引擎与主芯片固化集成，一旦出现故障通常需要更换整个板卡。
此外，光电异质整合检测难度高。光子集成电路（PIC）的检测是CPO量产中的关键难题。一旦PIC和电子集成电路（EIC）键合在一起后，整个EIC就无法复原，如果这时候才发现PIC有问题，整个模块就要报废。光电异质整合检测目前还没有一套足够成熟的解决方案，直接影响CPO量产良率。
6、CPO结构件拆解（以英伟达Quantum X800-Q3450 IB CPO交换机为例）
英伟达Quantum X800-Q3450 IB CPO交换机是当前最具代表性的CPO产品。其核心结构件包括：交换机芯片采用4颗Quantum-X800 ASIC芯片，单芯片28.8T，总带宽115.2T，台积电4nm工艺，拥有1070亿个晶体管；硅光引擎搭载72个光引擎，每枚1.6Tbit/s，对应8个单通道200Gbit/s的MRM（微环调制器）；ELS模组采用18个ELS模块，每个包含8个CW DFB激光芯片，合计144个，单芯片功率300-350mW；光纤总计1440根，其中1152根用于发射/接收，288根保偏光纤；MPO连接器包括144个单模MPO（收发端）和36个保偏MPO；此外还配备Fiber Shuffle Box光纤交换箱，用于布线整理并导向目标端口。
CPO交换机
资料来源：普华有策
在核心制造环节中，微环调制器（MRM）是关键技术之一。MRM与MZM（马赫-曾德尔调制器）是当前两大主流调制器方案。MRM尺寸极紧凑（25-225μm²），功耗低、驱动电压低，支持PAM4调制，单通道可达200Gbit/s，天然支持WDM，但温度敏感性高（10-100倍于MZM）。MZM尺寸较大（约12000μm²），功耗高，但线性度高，支持PAM4/QAM等先进调制格式，低热敏性，但需额外WDM器件配合。
PIC和EIC封装方面，有三种封装方式演进：2D封装将PIC和EIC并排放置，易于封装、灵活性高；2.5D封装通过中介层（interposer）互连；3D封装实现垂直互连，达到更短距离、更高密度、更低功耗，是目前CPO技术研究的热点和趋势。OE和ASIC封装方面，以英伟达Spectrum-X Photonics交换芯片为例，其基板尺寸达到110mm×110mm（对比Blackwell架构的70mm×76mm）。在完成基板级步骤以构建CoWoS组件前，需先将36个已知合格的光引擎通过倒装焊技术固定在基板上。制造尺寸显著增大的中介层成本高昂，且翘曲问题日益凸显。光纤耦合方面，CPO系统中光纤必须以亚微米级精度对准，以便将光耦合到芯片上尺寸极小（亚微米级）的波导中。常用耦合器包括端面耦合器（主流，光纤沿芯片边缘对齐，耦合效率高）和光栅耦合器（垂直耦合，可容纳多排光纤，定位精度要求较低，但对偏振高度敏感）。
7、重点上市企业
天孚通信（300394.SZ）：天孚通信是全球光器件领域的“卖水人”，是英伟达光引擎核心供应商，提供光纤准直器、透镜、FAU光纤阵列等核心组件，全球市占率领先。在英伟达CPO交换机供应链中，天孚通信是FAU环节的核心供应商。
罗博特科（300757.SZ）：罗博特科是硅光测试设备、耦合设备龙头。公司于2025年5月完成对ficonTEC 100%股权的收购，ficonTEC是唯一能提供覆盖硅光器件全流程端到端解决方案的供应商，也是量产级超高精度硅光耦合的全球供应商。公司近期斩获约6亿元硅光耦合设备订单，CPO设备已获得全球头部客户的广泛认可。核心业务包括硅光/CPO光电子集成耦合封装设备、Bond自动化超高精度贴片设备、光纤预制设备、单晶圆清洗刻蚀系统、高速硅光模组测试系统等。
致尚科技（301486.SZ）：致尚科技与Senko合作紧密。公司专注于精密电子零部件领域，核心布局消费类电子、光通信产品及自动化设备。公司与全球光连接器龙头Senko合作紧密，在MPO连接器、MT陶瓷插芯等领域具备较强竞争力。
炬光科技（688167.SH）：炬光科技是微透镜核心供应商。公司CPO业务产品定制化程度高，开发周期长，客户粘性强。公司并购的瑞士炬光在光通信领域有多年的积累，与全球知名光通信领域光芯片与模组制造商开展合作，小批量供应核心微光学元器件。CPO业务四大参与位置包括：定制化快慢轴一体透镜（客户为ELS PF激光器模块厂商）、高通道数微型槽（客户为FAU厂商）、异形透镜阵列（客户为FAU厂商/FAU组装厂）、晶圆级测试用trench连接器部件（客户为测试连接器公司）。
中际旭创（300308.SZ）：中际旭创是全球光模块龙头，在800G/1.6T光模块市场分别保持25%-30%和35%-40%的全球份额。2025年营业收入382.4亿元，同比增长60.25%；归母净利润107.97亿元，同比增长108.78%。在英伟达CPO交换机供应链中，中际旭创是光引擎环节的重要参与者。
新易盛（300502.SZ）：新易盛是美国投资建设CPO生产基地的代表企业。公司是CPO光模块领域的“黑马”，2025年预计归母净利润94亿元至99亿元，同比增长231.24%至248.86%。800G LPO模块功耗降低50%，已获Meta、亚马逊等头部客户订单。公司在美国投资建设CPO生产基地，积极布局海外产能。
环旭电子（601231.SH）：环旭电子是日月光投控成员之一，在先进封装领域具备较强实力，是CPO产业链中OSAT/组装环节的重要参与者。
博通（AVGO.O）与英伟达（NVDA.O）：博通是CPO技术投入最深的公司之一，产品系列包括25.6 Tbps的Humboldt CPO交换机器件和51.2 Tbps的Bailly CPO以太网交换机。英伟达推出了Spectrum-X系列CPO交换机，明确将CPO作为破解AI算力集群功耗与带宽瓶颈的关键路线。
8、发展前景及趋势
CPO市场正迎来爆发式增长。2025年全球CPO市场规模约4亿美元，预计2030年将超过百亿美元。渗透率方面，CPO在Scale-out侧商用已实现0到1的突破，未来三年是CPO行业渗透率快速提升的核心观察窗口期。
建议率先关注两类方向：一是分工清晰、率先参与和CPO交换机厂商联合研发或有订单预期的环节，包括大功率CW光源、FAU和ELS模组；二是相较于可插拔光模块有弹性的增量环节，包括CPO耦合/测试设备、保偏光纤、先进封装、光纤分纤盒等。
应用场景方面，由于服务器在总功耗和总成本中占据主导份额，在Scale-out侧CPO对成本和功耗的优化有限（三层网络架构下总功耗-2%、总成本-3%）。业界共识CPO将率先在AI集群Scale-up网络大规模落地，核心逻辑在于性能与能效刚需（面对GPU激增的I/O需求，CPO打破ASIC边缘物理密度极限）以及封闭生态降低阻力（Scale-up如NVLink属专有封闭体系，头部厂商通过垂直整合即可闭环落地）。
技术演进方向方面，CPO技术正朝着更高集成度和更优性能方向演进。封装技术从2.5D模组封装走向3D小芯片垂直堆叠封装。预计3.2T时代将采用“硅光+薄膜铌酸锂”异质集成方案。MicroLED CPO等新型技术路线有望成为重要补充。
产业链格局方面，中国企业已成为全球光模块市场的核心力量，市场份额超70%。在CPO领域，中国厂商有望延续这一主导地位。随着CPO技术普及，产业链价值将向上游光学引擎、激光源、先进封装等环节转移。硅光整合平台（如台积电COUPE）的量产将成为产业规模化的重要催化剂。
9、风险提示
风险提示包括：AI发展不及预期，将影响CPO发展节奏、进度及规模；光模块需求不及预期，产业链相关公司业绩及利润将受负面影响；原材料供应风险，若不能及时供应或供应量不足，将影响光模块实际出货量；国际政治摩擦风险，会影响光模块实际交付规模；技术发展不及预期，未来光模块需求将受负面影响。
《“十五五”CPO产业链全景调研及前瞻研究报告》全面涵盖：行业全球及中国发展概况、产业政策与规划、相关技术路线及前沿布局、行业特征、上游原料及设备、下游主要应用市场需求规模及前景、细分市场及产品规模、区域结构、市场集中度与竞争格局、重点企业/玩家分析、企业市场占有率、SWOT分析、波特五力模型、驱动因素、市场规模现状及前景预测（2026-2035年）、投资机遇与策略、主要壁垒构成及相关风险等内容。
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