CPO商业化节奏探讨及结构件拆解——光模块行业深度（二）

西部证券研发中心 2026年4月6日 分析师|陈彤S0800522100004 chentong@research.xbmail.com.cn分析师|张璟S0800525040005 zhangjing@research.xbmail.com.cn 核心结论核心结论 ⚫引言：在我们光模块系列第一篇报告中，我们从硅光技术视角，重新梳理光模块结构件及产业链核心环节，拆解硅光投资机会。AI算力爆发带来的功耗与带宽挑战，光模块技术正加速向高集成度演进，以英伟达为代表的头部厂商积极推进CPO应用。本篇报告是我们光模块系列报告第二篇，重点探讨CPO商业化节奏，并以英伟达QuantumX800-Q3450IBCPO交换机为例，拆解CPO核心结构件和重难点生产制造环节。 •CPO商业化节奏探讨：CPO（Co-packagedoptics，光电共封装）将光引擎直接与交换机ASIC或计算处理器集成，替代传统的可插拔光模块（柜间）和铜互连（柜内），其优点在于通过提高集成度，显著降低功耗，但目前面临散热问题、可维护性和灵活性较差的挑战。当前，CPO方案尚未大规模应用，市场主要聚焦其商业化节奏，基于此，我们主要讨论：1）技术路径及过渡方案，主要讨论LPO、XPO、NPO、CPC和MicroLEDCPO等方案；2）CPO在Scaleup和Scaleout侧的应用；3）从供给端角度出发，讨论当前CPO的制造难点和供应链瓶颈。 •CPO结构件拆解及核心制造环节：以英伟达QuantumX800-Q3450IBCPO交换机为例，其配备4颗Quantum-X800ASIC芯片、72个1.6T光引擎（采用微环调制）、18个ELS模组（每个模组包含8个CW光源），发射端、接收端共1152根光纤，对应144个MPO和交换机端口数。核心制造环节：微环调制器、PIC和EIC封装、OE和ASIC芯片封装、光纤耦合等。 •投资建议：行业层面，CPO在英伟达、博通等行业龙头等推动下加速商用，同时业界进行LPO、NPO、XPO等多种技术路线的创新。CPO在Scaleout的商用突破0到1，渗透率有望逐步提升；在Scaleup的商用节奏受供给端影响更大，推进效率及推进需求的迫切性更高。CPO现在处于产业加速初期，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。从产业发展节奏出发，建议率先关注：1、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和公司：大功率CW光源、FAU和ELS模组；2、相较于可插拔光模块有弹性的增量环节：CPO耦合/测试设备、保偏光纤、先进封装（PIC和EIC的封装）、ASIC芯片和OE的封装、光纤分纤盒等。个股层面，建议关注：天孚通信（已覆盖）、罗博特科（硅光测试设备、耦合设备龙头）、致尚科技（与Senko合作紧密）、炬光科技（微透镜核心供应商）、中际旭创（已覆盖）、新易盛（美国投资建设CPO生产基地）、环旭电子（日月光投控成员之一）。 •风险提示：AI发展不及预期；光模块需求不及预期；原材料供应风险；国际政治摩擦风险；技术发展不及预期。 01CPO商业化节奏探讨 CPO结构件拆解及核心制造环节分析02 CONTENTS目录CONTENTS目录 相关标的梳理03 投资建议04 CPOCPO（（CoCo--packagedpackagedopoptiticscs））：光电共封装：光电共封装 当前，AI算力飞速提升，但现有数据中心网络在支持AI应用时暴露出多方面瓶颈，包括网络吞吐能力不足、功耗成本高、网络可靠性和扩展性不足等。基于此，CPO技术和产业正日趋成熟，有望成为未来数据中心扩展的关键技术。 CPO（Co-packaged optics，光电共封装）通过将光引擎与交换ASIC芯片集成封装在同一基板上，实现“光电融合”，从物理层根本上缓解了传统架构的瓶颈。 CPOCPO核心优势：提高集成度以降低功耗核心优势：提高集成度以降低功耗，，长期看可降低长期看可降低TCTCOO CPO技术的核心优势在于通过芯片级集成，显著提升数据传输性能并降低功耗。CPO将光引擎与计算芯片（如GPU、ASIC）封装在一起，能提供极高的带宽密度和极低的传输延迟，并降低功耗。与传统可插拔光模块相比，它能将数据传输能耗降低，带宽密度更高且支持跨机架扩展，长期总拥有成本更具优势。与铜基方案相比，它解决了铜缆带宽扩展困难、传输距离受限的瓶颈，还能通过多维度路径（增加光纤、波分复用、高阶调制）进一步提升带宽，成为满足AI工作负载巨大网络需求的关键技术，尤其在纵向扩展网络中成为带宽增长的核心驱动力。 同时，CPO也存在一定短板，如前期研发和生产成本高昂，高密度集成带来了严峻的散热挑战，并且由于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，导致可维护性和灵活性较差。因此，CPO被视为解决未来超大规模数据中心内部互联瓶颈的关键方向，但预计将首先在对带宽和功耗有极端需求的AI算力集群等特定场景中应用，短期内难以完全替代成熟、灵活的可插拔光模块。 NPONPO凭借可插拔和较好的适配性凭借可插拔和较好的适配性，，或成为或成为CPOCPO过渡方案过渡方案 •LPO（Linear Pluggable Optics，线性可插拔光模块）：核心特征是移除传统收发器中的DSP芯片，将信号处理重任转移给主机端的交换机ASIC，这一方面要求设备侧的ASIC具备更强大的SerDes接口和信号均衡能力，一方面LPO保留了经过特殊优化的高线性度驱动器和跨阻放大器，这些模拟芯片具备更好的线性特性，并能集成CTLE等均衡功能，对信号进行初步的“整形”和补偿，以减轻ASIC的负担。LPO优劣势明显，优势在于通过架构简化实现了功耗、成本和延迟的降低，劣势在于传输距离受限、和系统兼容性与互操作性挑战。•NPO（Near packaged optics，近封装）：“内置式可插拔”。NPO相较CPO具有光引擎可插拔、适配PCB板工作、不占用先进封装资源、可大规模量产等优势，在功耗和时延方面存在劣势。 来发展路径之一 •XPO（eXtra-dense Pluggable Optics，超高密度可插拔光学）：大带宽（12.8T）、原生液冷、4倍面板密度和可插拔运维。2026年3月12日，Arista正式宣布成立XPO MSA，试图为下一代AI数据中心定义一种全新的高密度液冷可插拔光学形态。XPO是一套面向AI数据中心的新一代液冷可插拔标准，目标形态为64通道、12.8Tbps单模块带宽、204.8Tbps/OCP rack unit的前面板密度，并支持每模块最高400W的冷板散热能力，相对1600G-OSFP光模块实现约4倍密度提升。 资料来源：Arista Networks官方白皮书：《XPO: Redefining Pluggable Optics for AI Networking》，西部证券研发中心 CPCCPC和和MicroLEMicroLEDDCPOCPO方案方案 •CPC（共封装铜缆）：CPO的另一替代方案是共封装铜缆CPC。该技术采用从基板连接器直接引出的铜缆布线，所用线缆类型与“飞越”电缆相同，目标都是绕开PCB走线。CPC将“飞越”方案进一步推进，通过让连接器接口直接始于封装基板。采用的双同轴电缆具备良好绝缘特性以减少串扰，相比传统电气走线能显著降低插入损耗。虽然该方案仍使用铜介质，但在信号完整性方面具有关键优势。CPC有望为部署448G SerDes提供可行路径，从而实现芯片外互连的又一次性能升级。 •MicroLEDCPO（微型发光二极管光电共封装）：Micro LED + CPO，即微米级发光二极管（Micro LED）与共封装光学技术（CPO）的深度融合。传统激光器是一个“大型探照灯”，Micro LED是几百甚至上千个“微型手电筒”阵列，这些Micro LED尺寸小于50微米，与CMOS驱动电路集成封装在一起，可以实现更高密度的并行光发射。每颗Micro LED对应一个独立数据通道，降低了单通道的速率要求，只需μA（微安）级极低驱动电流，采用NRZ简单直接调制（无需额外调制器）。Micro LED阵列发出的多路光信号，经专用透镜准直聚焦后，耦合进入多芯成像光纤，实现并行传输。图：Micro LED发射阵列 小结小结 从传统可插拔到LPO、LRO，再到NPO和XPO，可插拔光模块迭代的核心瓶颈在于SerDes速率提升导致信号衰减加剧的物理约束。当交换芯片的吞吐量翻倍，底层的SerDes（串行器/解串器）速率从56G提升至112G、224G时，高频电信号在PCB板上的衰减呈现指数级增加。为了保证信号到达光引擎时不变成乱码，传统方案是加装DSP（数字信号处理芯片），但DSP功耗较高，导致“信号损耗”和“功耗墙”的矛盾出现。LPO、LRO和XPO可看做是一条路线，保留前面板可插拔的特性，通过结构设计、液冷技术、材料升级等方式，解决散热和空间问题。NPO、CPO可看做是一条路线，底层逻辑在于缩短电气传输距离。 我们认为，综合考虑供应链成熟度和性能优势，目前CPO相较于NPO和可插拔方案的综合性价比优势还不明显，客户认可度还有待提升。后续关注：1）交换机芯片和SerDes通道发展迭代情况，关系到“前面板可插拔”的物理极限或功耗墙，即“是否必须要将OE封装到交换机内部”；2）NPO生产制造良率、规模化和产业配套，以及与CPO的相对总成本比较。 CPOCPO应用：潜在市场或由纵向扩展主导应用：潜在市场或由纵向扩展主导 由于服务器在总功耗和总成本中占据主导份额，在Scale out侧，用CPO替代传统可插拔光模块方案对成本和功耗和影响很小，三层网络架构下CPO方案总功耗-2%、总成本-3%。目前，业界共识CPO将率先在AI集群Scale-up网络大规模落地，核心逻辑在于物理瓶颈与商业模式的契合： ➢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，省去重型DSP，满足极高带宽的内存互联要求。 ➢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CPO，无需等待多源协议（MSA）等行业标准。图：CPO在Scale out侧对功耗和成本的优化 现阶段良率和规模化制约现阶段良率和规模化制约CPOCPO渗透率提升渗透率提升 •工艺难度高、良率较低：CPO工艺难度较高，器件如大功率CW光源、保偏光纤、PIC（微环调制器），环节如PIC和EIC的3D封装、光纤耦合、OE和ASIC芯片的封装等，较高的工艺难度导致产品整体良率较低。 •供应链配套不成熟：CPO的产业链高度碎片化，尚未形成成熟的闭环生态。一方面，行业标准仍在博弈与演进中（如光接口、封装形态等标准尚未完全统一），导致不同厂商的芯片、光源和封装方案难以实现即插即用的互操作；另一方面，上下游配套设施薄弱，市场上具备成熟光电融合工艺的代工厂（Foundry）、专用的高精度光电测试设备，以及标准化的封装材料供应商较为稀缺。产业链条中多个关键环节的缺失，制约了CPO技术的全面爆发。 01CPO商业化节奏探讨 CPO结构件拆解及核心制造环节分析02 CONTENTS目录CONTENTS目录 相关标的梳理03 投资建议04 英伟达英伟达QuanQuantumtumXX800800--QQ34503450IBIBCPOCPO交换机结构件拆解交换机结构件拆解 •交换机芯片：首次采用多平面设计，4颗Quantum-X800 ASIC芯片（单芯片28.8T），总带宽115.2T，专为横向扩展网络设计，采用台积电4nm工艺，拥有1070亿个晶体管，网络内自带3.6 TFLOPS FP8 SHARP算力。 •硅光引擎：初始版本将搭载72个光引擎，每三枚为一组可拆卸的光学子组件。每枚光引擎运行速度为1.6Tbit/s，对应8个单通道200Gbit/s的MRM（微环调制