CPONPO产业链梳理20260205

摘要 AI系统从scale out向scale up转变，对光通信带宽需求激增，尤其是在柜内近端互联方面，同时对成本和功耗优化提出更高要求，推动了CPU共封装光学方案的发展。 CPU共封装方案通过将光引擎与交换机芯片集成，显著缩短电信号传输链路，功耗大幅降低（如800G光模块从14-15瓦降至4-5瓦），但良率和制造复杂度是量产的主要挑战。 NPU方案采用可插拔光引擎设计，通过连接器互联，在良率、稳定性和维护性方面具有优势，是一种兼顾性能和便利性的折中方案，降低了生产难度。 CPO-NPO产业链梳理产业链梳理20260204 摘要 AI系统从scale out向scale up转变，对光通信带宽需求激增，尤其是在柜内近端互联方面，同时对成本和功耗优化提出更高要求，推动了CPU共封装光学方案的发展。 CPU共封装方案通过将光引擎与交换机芯片集成，显著缩短电信号传输链路，功耗大幅降低（如800G光模块从14-15瓦降至4-5瓦），但良率和制造复杂度是量产的主要挑战。 NPU方案采用可插拔光引擎设计，通过连接器互联，在良率、稳定性和维护性方面具有优势，是一种兼顾性能和便利性的折中方案，降低了生产难度。 光通信产业链正经历从传统可插拔模块、硅光模块到交换机层级集成再到单片集成的迭代，目标是不断优化性能、降低功耗和提高集成度，其中CPU和NPU是重要发展方向。 外置CW激光器通过提升带宽、密度、稳定性和良率，为上游CW激光器厂商（如Lumentum及国内元杰、永鼎等）带来量价双升机会，推动国产化进程。 光纤连接器市场因CPU内部结构变化而产生显著增量机会，如MPC连接器通过盖板固定密集型线束，为市场提供新的增长点，推动相关企业发展。 英伟达推出IB CPO和以太网CPO产品，尽管成本和功耗优化仍有提升空间，但随着互操作性、可维护性和良率的改善，CPO大规模量产前景广阔，国内配套供应链企业将迎来发展机遇。 Q&A 当前当前AI算力规模化后，互联成为新的硬件约束，算力规模化后，互联成为新的硬件约束，CPU和和NPU在解决这些问题上有何不同？在解决这些问题上有何不同？ 随着AI算力的规模化，互联逐渐成为新的硬件约束。传统可插拔方案中，CPU和NPU各自有不同的特点和应用场景。CPU方案通过将光引擎直接与交换机芯片封装在同一个基板上，大幅缩短了电信号传输链路，从而降低功耗。例如，一个800G的可插拔光模块功耗为14-15瓦，而CPU方案下仅为4-5瓦。相比之下，NPU则采用光引擎可插拔设计，通过连接器实现互联，这样既提升了良率和稳定性，又便于维护。 在在AI系统从系统从scale out向向scale up转变过程中，对光通信需求有哪些变化？转变过程中，对光通信需求有哪些变化？ AI系统从scale out向scale up转变过程中，对光通信需求显著增加。目前主要应用于柜外互联，但未来可能更多用于柜内近端迁移，高密度带宽需求快 速提升。然而，光通信整体功耗较高，因此客户希望进一步优化成本并降低功耗。在这种背景下，CPU方案因其更短的电信号传输链路而备受关注。 CPU与传统可插拔光模块在封装形态上的主要区别是什么？与传统可插拔光模块在封装形态上的主要区别是什么？ 传统可插拔光模块是独立器件，通过PCB封装光引擎及电芯片（如DSP），再通过I/O口热插拔到交换机上。而CPU方案则将光引擎直接与交换机芯片封装在同一基板上，使得电信号链路大幅缩短。例如，在传统方案中，电信号需经过多个环节才能转换为光信号，而在CPU方案中，电信号从ASIC出来后直接传导至光引擎并转换为光信号，从而显著优化了功耗。 光通信产业链中的产品迭代路径如何？各阶段产品有何特点？光通信产业链中的产品迭代路径如何？各阶段产品有何特点？ 光通信产业链中的产品迭代路径大致分为四个阶段：最初是EML/VXO等传统可插拔光模块，其内部器件多且复 杂；接下来是硅光模块，相对减少了内部器件，提高了性能并降低功耗；然后是交换机层级的集成式解决方案，将交换芯片与四周的光引擎集成；最终目标是单片集成，即将所有元件集成到一个硅基片上，实现最高程度的集成度。这些迭代路径反映出不断优化性能、降低功耗和提高集成度的发展趋势。 在整个产业链中，不同解决方案在成本和功耗上的表现如何？在整个产业链中，不同解决方案在成本和功耗上的表现如何？ 从成本和功耗维度来看，不同解决方案表现各异。铜缆因其最低成本和最低功耗，目前仍被广泛应用于ScalabilityUp内部，如英伟达大量使用铜缆。其次是CPU，再往上依次是LPU（带有DSP）以及传统带有DSP的可插拔式模块。在具体工艺方面，从纯铜缆、电信号传导到外部连接器，再到OBO/NPO等折中解决方案，每种工艺都有其特定优势，例如OBO/NPO通过连接器实现一定程度上的维护性提升，而最终目标则是高集成度、低能耗的单片集成形态。 NPU相较于其他解决方案有哪些优势？相较于其他解决方案有哪些优势？ NPU最大的优势在于其折中的设计，即通过连接器实现互联，使得良率、稳定性有所提升，同时便于维护。例如，当设备出现故障时，可以单独更换或维修损坏部分。此外，与完全整合型相比，这种设计也简化了一些生产难题。因此，在实际应用中，NPU能够提供较好的性能，同时兼顾了维护便利性，是一种较为平衡的选择。 光模块和光引擎在交换机中的具体作用是什么？光模块和光引擎在交换机中的具体作用是什么？ 光模块和光引擎在交换机中起到关键作用。外置的可插拔光源模块通过发光，将光信号传导至蓝色的保偏光纤，再传输到光引擎。光引擎接收来自交换机芯片的电信号，进行光电转换，并将调制后的信息通过黄色的光纤传输出去，实现信息的外界交互。整个过程涉及多个环节，包括外置的ELSFP（可插拔小型 封装）光源模块、交换机芯片、保偏光纤和连接器等。 目前目前CPU和和NPU大规模量产面临哪些主要问题？大规模量产面临哪些主要问题？ CPU和NPU大规模量产主要面临良率和制造复杂度的问题。一方面，生产过程中涉及到的耦合、封装等环节影响良率；另一方面，先进制程芯片的良率也会影响整体方案。一旦实现共封装，不同环节缺陷会拖累整体方案最终良率，报废成本较高。因此，提高CPU方案中的良率及生产稳定性是关键。此外，相比于CPU，NPU由于采用标准化Socket连接方式，在实现难度上相对较低，良率也更好。 哪些供应链公司能从哪些供应链公司能从CPU技术发展中受益？技术发展中受益？ 在CPU技术发展中，有几个关键环节及相关供应链公司可能受益。首先是交换机芯片，目前主要由博通和英伟达掌握核心技术。其次是交换机封装及PIC硅光芯片设计能力强的公司，如旭创。此外，高功率CW（连续波）激光器厂商，如Lumentum，以及国内如元杰、永鼎、长光华芯、世嘉光子等，也有机会随着工艺技术升级进一步实现国产化。在配套使用的一系列内部器件方面，如MPO连接器及Shuffle box等，也存在显著增量市场。 CPU与与NPU在封装形式上有哪些区别？在封装形式上有哪些区别？ CPU与NPU在封装形式上存在显著区别。传统分立式封装形态相对简单，而CPU需要将体积更小、更高效的2.5D或3D封装形态应用于交换机芯片周围，以提升吞吐量。而NPU则采用标准化Socket连接方式，使得不同厂商可以根据Socket标准生产兼容产品，这种方式降低了门槛，使生态系统更加开放，对终端客户选择更加灵活。 外置外置CW激光器如何提升性能并带来哪些产业机会？激光器如何提升性能并带来哪些产业机会？ 外置CW激光器能够提升性能并带来显著产业机会。将CW激光器外置后，可以实现更高带宽、更高密度以及更好的稳定性与良率。例如，一个ELSFP内包含8个CW激发源，每个功耗约300-350毫瓦，相较于传统70-100毫瓦有明显提高。这为上游CW激发源厂商提供了量价双升机会。目前Lumentum在高功率领域表现突出，而国内企业如元杰、永鼎等也具备进一步国产化潜力。 光纤连接器市场有哪些增量机会？光纤连接器市场有哪些增量机会？ 光纤连接器市场存在显著增量机会。在内部结构变化下，原先以电信号为主，现在增加了大量黄色的内部走线，这意味着更多两头连接器需求。例如三口公司的MPC连接器，通过盖板固定大量预设好的密集型固定线束，为整个市场提供新的增长点。同时，在外部结构中，由于不再使用传统插入式模块而直接使用MPO连接器，这部分需求变化不大，但内部新增需求明显推动了市场增长。 光信号在硅光芯片中的传输是如何实现的？光信号在硅光芯片中的传输是如何实现的？ 光信号通过光纤传导进入设备后，经过盖板上的人际棱镜反射到硅光芯片的I/O口，从而实现光信号的互通。MPC连接器通过公母对准后直接盖上，实现光路耦合互通，大幅提升整体效率。 FAU（（Fiber Array Unit）在）在CPU中的作用是什么？中的作用是什么？ 随着CPU通道数和密度增加，FAU承担了精密耦合、阵列对准和可靠性封装等关键任务，成为重要组件。国内公司如天孚、三口及台湾的上全等为英伟达提供配套产品，其他公司如光库、炬光也有相关产品。未来随着供应链放量，这些公司有望实现产品突破。 MLA（（Micro Lens Array）微透镜阵列在高通量场景中的作用是什么？）微透镜阵列在高通量场景中的作用是什么？ MLA微透镜阵列帮助光引擎实现高效率、高通道耦合，通过扩大对准容差和降低装配难度，提高CPU良率并降低成本。在CPU和NPU高通量场景中，MLA是重要环节。国内公司如矩光和Coherent都有相关产品布局。 电连接器在电连接器在CPO（（Co-Packaged Optics）和）和NPU方案中的应用有哪些？方案中的应用有哪些？ 电连接器在CPO和NPU方案中依然具有重要地位。例如立讯提供的NPU方案中包含多个电连接环节，包括外置ELSAP光源模块插入交换机时需要用到的cage笼。鼎通科技也提供ERSCP K纸龙及NPO下方Socket等电连接器，并 已接到客户订单。这些公司将在CPO、NPO电连接环节中受益。 英伟达近期推出了哪些英伟达近期推出了哪些CPO产品？其市场前景如何？产品？其市场前景如何？ 英伟达去年下半年推出了IB CPO，今年下半年将推出以太网CPO。目前最先出货的是IB Quantum115.2T交换机，以太网交换机预计今年下半年推向市场。今年上半年英伟达将逐步向CoreWeave、Lambda及德克萨斯州的一家计算实验室出货。尽管成本和功耗优化不算突出，但随着相互操作性、可维护性及生态系统开放性的提升，以及封装与流片环节良率改善，整个产业链大规模量产放量机会将更加明显。因此，CPO仍是非常重要的发展方向。 目前国内企业在整个产业链中的机会如何？目前国内企业在整个产业链中的机会如何？ 尽管目前处于试验阶段，大规模出货较少，但随着未来放量增长，国内配套供应链企业将迎来显著机会。例如Sanco与智尚科技合作紧密，将在新一轮CPU业务发力。此外，如Lumentum财报显示，对CPO方案展望乐观，因此相关配套产业链企业有望从中受益。