CPO设备专题报告：CPO产业化元年，开启国产设备重大投资机遇期

CPO产业化元年，开启国产设备重大投资机遇期 ——CPO设备专题报告 冯胜中泰先进产业研究组首席执业证书编号：S0740519050004 万欣怡中泰先进产业研究组分析师执业证书编号：S0740524070005 概要 本报告的核心观点： ➢CPO（共封装光模块）由可插拔光模块发展而来，其发展符合“摩尔定律”。本报告论证了2026年成为其产业化元年的由来；从设备视角切入CPO产业链，首次按“前道（芯片制造与测试）—中道（封装集成）—后道（测试验证）”三段式框架，完整拆解了CPO全流程的工艺环节、核心设备、市场规模与竞争格局。基于未来5年CPO二阶导增长的量化特征，可预见CPO设备陡峭的上升周期。 CPO技术特征：CPO具备低功耗、高传输密度等核心优势，定义下一代光互连技术 ➢光互连架构正沿FRO→LPO→NPO→CPO路径演进，持续缩短电信号传输路径。CPO将光引擎与计算芯片共基板封装，相较可插拔光模块，其电气连接距离从300mm以内缩至50mm以内，800G单端口功耗从14-16W降至5.2-5.6W，能耗降低60-68%；1.6T单端口功耗从30W降至9W，信号完整性增强63倍。但CPO存在较高的良率耦合风险，光引擎失效即导致整块ASIC模组报废，高昂失效成本正倒逼前道晶圆制造至后道封装测试的产业链向更高精度、更强可靠性及更深度的光电协同测试方向升级。 ➢本报告的统计口径：特别需要指出的是，CPO基于可插拔光模块（包括FRO、LPO、NPO）发展而来，但两者长期共存。基于统计口径原因，本报告仅测算CPO设备市场空间，可插拔光模块也会带来可观的设备市场空间，但另行讨论。 CPO市场分析：2026年为产业化元年，国产设备迎加速发展期 ➢CPO市场规模高增。据LightCounting，2030年CPO市场规模预计达100亿美元，2027-2030年将呈现高增态势，市场高增核心驱动力是AI算力军备竞赛倒逼功耗与带宽极限突破，叠加封装良率与工艺突破、云厂商与头部客户强绑定及产业链国产化，形成从需求、供给到生态的闭环。 ➢CPOVS.可插拔光模块设备：两者共享光电封测的核心工艺基础与设备平台，根本区别在于，CPO为实现毫米级光电共封，驱动设备体系发生精度与集成的跨代演进——对准精度从微米级跃升至纳米级，工艺从分立组装转向异构集成，测试对象从独立模块变为芯片-光引擎系统级互连，标志着设备价值量与技术壁垒显著提升。 ➢周期判断：光模块发展复刻“摩尔定律”，从100G到1.6T，产品实现千万级出货周期从10年压缩至4年。我们判断2026年是CPO产业化元年，CPO设备正处于0-1阶段，2026-2030年进入“二阶导持续为正”的上升周期。 概要 CPO设备市场空间：展望百亿级空间，前道硅光晶圆测试是制约量产的关键 ➢硅光晶圆测试是制约CPO量产效率的关键设备瓶颈。CPO制造流程可分为前道（硅光芯片制造与测试）、中道（封装集成）、后道（测试验证）三大环节，受CPO高集成特性驱动，晶圆级光电良率管控至关重要，硅光晶圆测试是制约其量产效率的关键设备瓶颈。据测算，到2030年CPO将为硅光晶圆测试设备带来21-24亿元的纯增量市场，2030年CPO中道/后道设备市场规模分别为126/84亿元. CPO设备竞争格局：国产设备厂商加速突破，外延并购与自主研发双轮驱动 ➢前道（硅光晶圆测试）设备主要厂商：市场长期由FiconTEC、FormFactor、Axis-TEC三家外资企业主导。近年来国内厂商多以并购为路径快速切入，如罗博特科收购FiconTEC，燕麦科技收购Axis-TEC，华盛昌拟收购伽蓝特，以及日联科技拟收购上海菲莱。 ➢中道（共晶/固晶/耦合）设备主要厂商：海外头部参与者包括FiconTEC、ASMPT、BESI等，国内参与者众多，主要包括猎奇智能（全球光模块贴片设备市占率21%，全球第一）、科瑞技术（设备精度达纳米级，已成为Lumentum、Coherent核心供应商）、博众精工等。 ➢后道（测试）设备主要厂商：是德科技全球市占率第一；联讯仪器加速国产替代，2024年其在中国光通信测试仪器市场份额排名第三，测试方案涵盖400G/800G/1.6T光模块；伽蓝特也在不断完善光通信领域的仪器仪表产品矩阵。 投资建议：推荐【燕麦科技】、关注【华盛昌】、【联讯仪器】、【科瑞技术】、【罗博特科】、【猎奇智能】、【华锐精密】。 风险提示：下游落地场景拓展不及预期；CPO商业化进程不及预期；行业规模测算偏差风险；研报使用的信息存在更新不及时风险；第三方数据失真的风险。 CPO技术特征：CPO优势显著，定义下一代光互连技术1 CPO市场分析：2026年为产业化元年，国产设备迎加速发展期 目录 CPO设备：展望百亿级空间，硅光晶圆测试为关键瓶颈 C O N T E N T S 受益标的 CCONTCPO技术特征：CPO优势显著，定义下一代光互连技术 1.1、CPO技术简介 AI算力需求激增引发功耗与散热瓶颈，CPO成为光互连架构重构的破局之道 1）背景：随着AI算力需求激增，芯片间数据的传输速率飞速提升。但速率越高，信号损耗越严重，可插拔光模块依赖高功耗的数字处理器（DSP）来修复信号，导致其功耗与发热量急剧增加。目前先进光模块的功耗与发热密度已逼近传统风冷散热的极限，制约性能进一步提升。而CPO（光电共封装光模块）正凭借降低功耗、提升密度等核心优势，逐步成为光互连架构重构的破局之道。 2）CPO的优势：CPO将光引擎与交换芯片共同封装在同一IC载板或硅中介层上，相较于可插拔光模块，电气连接距离由300mm以内缩至50mm以内。根据博通与Meta的联合实测数据，CPO方案可将800G光互联功耗从传统可插拔模块的14-16W降至5.2-5.6W，系统整体能耗降低约60-68%。据英伟达，在1.6T等高速率互联情况下，CPO可将每端口功耗从30W降至9W，系统可靠性提升10倍，能效改善3.5倍，信号完整性增强63倍。 来源：Keysight、《Co-Packaged Optics-Heterogeneous Integration ofChiplets (Switch, Photonic IC, and Electronic IC)》，中泰证券研究所 1.2、光模块架构演进：FRO→LPO→NPO→CPO 从FRO到LPO：“去DSP化”物理架构链路。随着单通道速率攀升，基于DSP的传统可插拔光模块功耗与延迟显著增加，DSP用于补偿信道损耗的功耗占比超50%。为突破此瓶颈，产业界在保留“可插拔”物理形态前提下，探索了通过精简内部信号处理组件来降低功耗的过渡方案，即线性直驱（LPO）。 ➢FRO（DSP）架构：高速电信号从交换芯片（ASIC）发出后，需依次穿过封装载板（Substrate）、PCB主板、端口笼子，最终到达光模块转换为光信号。整个电传输路径中存在6处显著的接口损耗。因此，必须在光模块端内置高功耗的DSP芯片进行信号修复。 ➢LPO架构：物理连接路径与接口损耗点同FRO架构完全一致，核心改变在于内部“去DSP化”，即将高功耗的DSP替换为低功耗的模拟组件（DRV/TIA），将复杂的信号均衡工作交还给交换机主芯片，从而实现功耗减半。 从LPO到NPO到CPO：从“走主板”到“同基板”。LPO方案虽然去除了DSP，但并未改变电信号长距离传输的物理路径。为从物理根源上解决高频信号衰减，光互联技术沿着“板级近封装（NPO）与载板共封装（CPO）”的路径演进，旨在缩短光电转换点与交换芯片之间的电气距离。 ➢NPO架构：产业界将LPO中“去DSP的光引擎”从设备面板直接移至主板内部，部署在距离交换芯片约150mm的位置。光引擎与ASIC各自拥有独立载板，高速电信号仍需经过封装载板、短距PCB主板与Socketed插座。此方案通过物理距离的压缩，大幅降低了高频信号衰减，使得光引擎完全省去DSP并保留了可插拔特性。 ➢CPO架构：光引擎与交换芯片被共同封装在同一块载板上。高速电信号直接在基板内部完成点对点互连，彻底绕开PCB主板。电气链路被压缩至极限，从物理根源上消除了主板走线损耗，带来极致的信号完整性。CPO局限性在于存在较高的良率耦合风险，一旦光引擎失效会导致整块昂贵的ASIC模组报废，预计在2026-2027年封装工艺成熟后方能规模化商用。 1.2、光模块架构演进：FRO→LPO→NPO→CPO 1.3、CPO封装架构：2.5D与3D两大技术路径 CPO的技术核心在于将光引擎（PIC+EIC）与交换芯片（ASIC）封装在同一基板上。根据芯片之间的物理堆叠维度，主流封装路径可分为2.5D和3D两类。 2.5D封装（并排互联）方案中，EIC与PIC均倒装在同一中介层Interposer上，通过中介层上的金属布线实现水平方向的电气互连，中介层再与下方的封装基板或PCB连接。根据中介层材料不同，又可分为硅基Interposer、有机Interposer、玻璃Interposer以及EMIB嵌入式硅桥。 1.3、CPO封装架构：2.5D与3D两大技术路径 3D封装（垂直堆叠）方案中，EIC直接堆叠在PIC之上（或反之），通过μbump、Cu-Cu混合键合或TSV等连接方案实现垂直方向的电气互连。3D封装可实现更短的互连距离、更高的互连密度和更紧凑的封装尺寸，但对散热管理和工艺精度的要求更高。TSMC的COUPE平 台 即 采 用SoIC-X技 术 将EIC堆 叠 在PIC上，是3DCPO的 代 表 方 案。Marvell在OFC 2024上 展 示 的3DSiPho光引擎同样采用此架构。 CCONTENTSCPO市场分析：2026年为产业化元年，国产设备迎加速发展期 2.1、CPO产业链概览 CPO产业链概览：产业链呈现典型的“金字塔”结构，上游是壁垒最高的光/电芯片与高端材料/设备环节，由博通、英特尔、台积电及国内源杰科技等主导，是实现产业自主可控的关键。中游为集成与封装核心，包括硅光引擎设计、CPO先进封装（2.5D/3D）及光模块制造，英特尔、中际旭创、新易盛等在此角逐，是技术商业化的枢纽。下游由数据中心/AI算力与电信网络两大场景驱动，直接面向超大规模云厂商与设备商需求。 竞争格局呈现“上游国际主导，中游中外竞合”的特点。国内厂商在光芯片、模块集成环节已有突破，但在高端电芯片、EDA及先进封装生态上仍与国际巨头存在差距。整体来看，产业链价值向上游芯片与中游先进封装倾斜，下游应用则为核心技术迭代与规模上量提供明确牵引。 2.2、CPO市场规模与增长驱动力 CPO市场规模高增。据LightCounting，2030年CPO引擎的市场规模预计达100亿美元，CPO端口出货量接近1亿个，2026-2030年将快速增长。 CPO市场高速增长的核心驱动力，源于AI算力竞赛对功耗与带宽的极致要求，叠加技术量产成熟、头部客户规模化导入及产业链协同，形成需求、供给与生态的完整闭环。 1）AI算力爆发是核心刚需引擎。全球智能算力规模持续指数级增长，万卡级乃至十万卡级AI集群成为主流，传统可插拔光模块在功耗、延迟与集成密度上已触及技术上限。相较传统方案，CPO在降低功耗、降低带宽密度方面优势显著，单服务器需求有望大幅提升。 2）技术与产业链成熟推动CPO进入量产拐点。CPO封装良率持续提升，1.6T产品实现批量交付，3.2T方案进入客户验证阶段，技术迭代周期显著缩短。硅光工艺与先进封装深度协同，8/12英寸SOI/SiN平台成熟，晶圆级测试、耦合、键合等关键设备逐步量产化，为规模化落地扫清制造障碍。 3）云厂商与AI巨头强力牵引，生态协同加速落地。英伟达、北美超大规模云厂商全面推进CPO认证与采购，上调高速光模块需求预期。国内光引擎、光芯片、光模块、封测及设备环节协同配套，国产化支撑能力持续增强。CPO初期溢价可通过