通信行业周报2025年第3周：英伟达推进CPO（光电共封装）技术，运营商2025年重视卫星布局

行业要闻追踪：英伟达加速推动CPO（共封装光学）技术。1月16日，《科创板日报》讯，英伟达将于3月的GTC大会推出CPO（共封装光学）交换机新品，该CPO交换机预计将支持115.2Tbps的信号传输，搭载36个光引擎。当前，台积电已验证1.6Tbps传输速率的小型通用光引擎，并正在测试3.2Tbps产品，预计试产工作顺利进行，8月份即可量产。 博通、Marvell、IBM、Intel、思科等巨头均在加速布局CPO技术。 Lightcoungting预测，3.2T的CPO端口预计在2029年将超过1000万个。CPO技术将光引擎和交换芯片共同封装在一起，起到高集成度、降低成本、降低功耗的目的。该技术的兴起拉动了相关光器件产品的需求。 2025年运营商重点投资算力、卫星互联网、低空经济。1月14日，通信产业网数据显示，2024年三大运营商投资总额3340亿元，同比下降5.4%，预估2025年稳中略降。但结构性上看，（1）预计2025年运营商将持续加大AI智算投入，如构建万卡智算集群、扩大400G算力网络覆盖、加紧AI大模型训练迭代等，总投资规模或超1000亿元（2024年投入约800亿元）。（2）卫星互联网、低空经济将成为运营商投资基础设施的新热点。2024年运营商已经启动卫星通信/低空经济领域集采，包含卫星基站、卫星传输设备、卫星应急车、无人机设备等，卫星宽带和直连设备（D2D）服务一直备受运营商关注。1月17日运营商财经官微报道，中国电信集团总经理梁宝俊调任中国星网集团任职。 行情回顾:本周通信（申万）指数上涨6.26%%，沪深300指数上涨2.41%，相对收益3.84%，在申万一级行业中排名第2名。分领域看，光器件光模块、物联网控制器、光纤光缆表现较好。 投资建议：重视AI发展带动的产业机遇，关注卫星行业变化 （1）中短期视角，全球互联网云厂加大AI投入，并重视CPO等降本降功耗核心技术发展。推荐关注相关算力基础设施：通信设备（中兴通讯等），光器件光模块（中际旭创、天孚通信、新易盛、太辰光等）。运营商2025年重视卫星、低空布局，推荐关注卫星通信载荷相关供应商。 （2）长期视角，中国移动和中国电信规划2024年起3年内将分红比例提升至75%以上，高股息价值凸显，建议关注三大运营商红利资产属性。 2025年1月重点推荐组合：中国移动、中际旭创、中兴通讯。 风险提示：宏观经济波动风险、数字经济投资建设不及预期、AI发展不及预期、中美贸易摩擦等外部环境变化。 产业要闻追踪 （1）英伟达加速推进CPO（共封装光学）交换机 1月16日，《科创板日报》讯，英伟达将于3月的GTC大会推出CPO（共封装光学）交换机新品，预计试产工作顺利进行，8月份即可量产。该CPO交换机预计将支持115.2Tbps的信号传输。当前，台积电已验证1.6Tbps传输速率的小型通用光引擎，并正在测试3.2Tbps产品，前者最快将于2025年下半年进入量产。不过，要达到英伟达这款CPO交换机的目标传输速度，至少需要36个光引擎的耦合。 CPO技术将光引擎和交换芯片共同封装在一起，起到高集成度、降低成本、降低功耗的目的。该技术的兴起拉动了相关光器件产品的需求。技术的兴起拉动了相关光器件产品的需求。 表1：英伟达CPO供应链 英伟达加速推进CPO技术 共封装光学CPO（Co-Packaged Optics）是一种将光引擎和交换芯片共同封装在一起的光电共封装技术，起到高集成度、降低成本、降低功耗的目的。CPO将光引擎和交换芯片共同装配的同一个Socketed上，形成芯片和模组的共封装。光引擎离交换芯片越近，光信号距离越短，SerDes功耗越小。 图1：CPO演进及CPO技术产品右侧视图 图2：CPO技术产品顶部视图 英伟达的CPO交换机有144个MPO光接口，支持36个3.2T CPO，内部有4个28.8T的交换芯片（总共115.2T的交换能力）。芯片之间采用多平面技术。即每一根交换机外面的光纤从MPO口进来之后，会用光纤分纤盒（shufflebox）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。允许多个独立平面同时运行。Shufflebox起到关键的信号分配和处理作用。 图3：英伟达CPO交换机正面图 图4：CPO交换机图解 光引擎（OE,Optical Engines）指的是光收发模块中负责处理光信号的部分，光引擎将多个（比如4或8个）传统光模块集成为一个物理上的引擎，这些引擎和交换机芯片封装在同一个基板上（或未来封装在同一个interposer上），直接将光电转换后的信号传递到交换机芯片近旁，从而减少所需的物理空间，并提高集成密度。 图5：交换芯片、光引擎、光纤连接视图 图6：CPO技术产品顶部视图 柔性光背板产品设计在灵活的薄膜基板上，可自定义任何光纤路由线路，最大限度减少光纤交叉的应力，同时提供复杂信号通道的路由。常规的光纤配线架1U空间仅支持24芯光纤熔接和分配，按 2m 高的机柜40U空间计算，1台机柜总容量仅有24×40=960芯容量。利用光纤柔性板技术，结合高密度MT光纤接头，1U光纤机箱可支持12×50=600芯光纤熔接和分配，按 2m 机柜40U空间计算，1台机柜总容量可达600×40=24000芯，光纤配置容量为常规方案的20倍以上。 图7：柔性光背板方案 图8：柔性光背板基板 Shufflebox依赖高密度连接器（如MPO/MMC连接器等）来实现高速、高密度的信号连接和传输，以满足数据中心等应用场景对网络性能和设备集成度的要求。 CPO交换机内部需要大量光纤部署，采用高芯数的MPO可以有效缩减前面板所需端口数量。例如，51.2TCPO内部或需要1152根光纤，普通光纤1024F（和保偏光纤128F），若采用16芯MPO，则需要64个MPO连接器（16×64=1024），对应CPO前面板上需要64个适配器端口。可以对比一下，如果不采用MPO，采用双芯LC连接器，则1024F需要512个连接器（512×2=1024），那对应CPO前面板上需要512个适配器端口，普通1U尺寸的机箱容纳不了这么多数量。这样对比就突显出来高密度连接器的需求。 图9：CPO交换机高密度连接器图解 图10：高密度连接器MPO产品 CPO激光光源有两种，集成激光源（ILS,Integrated Laser Source）和外部激光源（ELS，ExternalLaserSource）。集成激光源（ILS）：是指将激光源与PIC集成在同一封装上，形成单一封装解决方案。外部激光源（ELS）：将激光源与PIC分离成一个独立模块。虽然这种配置占用的空间更大，但其优点是制造工艺更简单、成本更低，降低ASIC芯片散热对激光器稳定性影响。由于其易于维护和广泛的可及性，外部激光源（Externallasersource，ELS）是CPO光源目前较多的解决方案。 CPO光引擎的性能对于入射ELS光的偏振状态非常敏感，需要外部光源发射信号时保持激光偏振态，因此需要保偏光纤（PolarizationMaintainingFiber,PMF）连接光源和交换芯片。保偏光纤的使用使得光在光纤中仅沿着一个偏振方向传播，保证了光信号传输的稳定性。由于保偏光纤成本较高，通常用于光信号的引入，而从光芯片到外部端面的光信号导出还是采用非保偏光纤。 光子集成电路(Photonic Integrated Circuit,PlC)连接。硅基集成光电芯片与外部光纤之间的光互联是芯片封装的关键技术，需要在微米级范围内实现光信号的低损耗传输和高对准精度的耦合。硅基材料因其高折射率特性，导致波导模场直径通常远小于单模光纤的模场直径，从而在模式转换时容易产生高插入损耗。 3D光波导能够实现光信号在三维空间的灵活引导和耦合，解决了传统平面光波导技术的局限性，能适应更加复杂的封装需求。 图11：保偏光纤 图12：光子集成PIC连接3Dwaveguide波导 博通、Marvell、IBM、intel、思科等巨头均在加速布局CPO技术 博通CPO技术商业化加快。2024年底台积电硅已将CPO与先进封装技术整合，2025年初开始样品交付，博通和NVIDIA是首批客户，其联合开发的微环调制器已通过3nm 试产，为AI芯片集成至CPO模块奠基，预计采用CoWoS或SoIC封装，推动1.6T光传输时代加速到来。2024年3月， 博通向小部分客户交付业界首款51.2TbpsCPO以太网交换机Bailly，集成硅光子光学引擎和一流交换机芯片，使运行功耗降低70%，硅面积效率提高8倍。 Marvell的XPU架构正式整合CPO。Marvell收购Inphi后，增强了光通信和数据中心研发能力。2024年展示全球首款3DSiPho引擎，支持200Gbps接口，其6.4T 3DSiPho引擎高度集成，性能出色，相比同类设备带宽和密度加倍，功耗降低30%，多家客户正在评估，有望集成到下一代解决方案。2025年1月6日，Marvell宣布下一代定制XPU架构将采用CPO技术，可将AI服务器规模从机架内数十个XPU扩展至多个机架中的数百个XPU，提升计算能力，保持低延迟和高效能耗。该架构将XPU计算芯片、HBM等与Marvell3DSiPho引擎整合在同一基板，利用高带宽硅光子光学引擎提高数据吞吐量，相比传统铜连接优势显著，可减少高功率电气组件需求，提高电源效率。Marvell近期与亚马逊AWS签署五年合作协议，供应客制化AI芯片，随着其AI定制芯片整合CPO步伐加快，预计CPO的应用和部署将提速。 图13：51.2TTomahawk5交换机，配备8个Bailly光学引擎 图14：使用CPO的下一代定制AI加速器XPU IBM：新工艺突破加速CPO实现。2024年底，IBM研究人员开创新型CPO工艺，使用聚合物材料引导光学，新的高带宽密度光学结构与多波长传输结合，可将芯片间带宽提升至电气连接的80倍。其成功设计制造基于50微米间距聚合物波导接口的光学模块，经集成优化，实现低损耗、高密度光数据传输，占用硅光子芯片空间极小，符合JEDEC可靠性标准，能将芯片边缘“海滨密度”提高六倍，超越现有技术水平，且聚合物波导可缩小至小于20微米间距，预计带宽密度超10 Tbps/mm。目前IBM正在开发下一代测试载体，采用20μm间距光波导等技术，支持更高带宽密度，有助于提升未来生成式AI和其他计算应用性能。 图15：IBMCPO模块解析图 图16：IBMCPO模块实物 Intel、思科等头部厂商早些年均有布局CPO技术。 图17：Intel的CPO交换芯片 图18：思科siliconone的CPODEMO 3.2T的CPO端口预计在2029年将超过1000万个 LightCounting预测，CPO可能是在4-8机架系统中提供数万个高速互连器件的唯一选择。CPO的有限部署应很快开始。到2028-2029年，CPO极有可能成为1.6T及更高速互联的可行选择。LightCounting还预测3.2TCPO端口到2029年将超过1,000万个。LightCounting的模型配置假设有1,024个GPU行大小的扩展集群使用CPO互联。如果每个GPU有8个3.2T NVLink端口，这样的集群将消耗16,384个3.2TCPO端口（或3.2T等效光模块）。如果将一百万个这样的GPU互连到这样的集群中，将需要超过1,500万个CPO端口。 图19：CPO端口数预测预测 图20：2029年1.6Tcables和1.6TCPO端口份额对比 （2）2025年运营商重点投资算力、低空经济、卫星互联网 1月14日，通信产业网数据显示，2024年三大运营商投资总额3340亿元，同比下降5.4%，为2018年以来首次下降，预估2025年稳中略降，总投资规模可能在3200亿元左右。 《通信产业报》全媒体调研组重