光学向芯片靠近：AI算力互联的演进主线

2026年08月29日 证券研究报告/行业深度报告 通信设备 评级：增持 分析师：王芳执业证书编号：S0740521120002Email：wangfang02@zts.com.cn分析师：孙悦文执业证书编号：S0740525100002Email：sunyw@zts.com.cn 上市公司数89行业总市值(亿元)46,233.05行业流通市值(亿元)42,957.16 报告摘要 Token增加会显著提高多卡协同的重要性，即低时延、高带宽的全互联网络，高速互联由“连接更多芯片”转向“维持芯片、内存和网络之间的供数平衡”。Scale-out与Scale-up承担不同任务：Scale-out把更多服务器、机柜和计算域连接起来；Scale-up把一组XPU组织成低时延、紧耦合的计算域，强调单芯片注入带宽、尾时延、确定性流控以及集体通信效率；此外，超节点扩大了Scale-up的物理半径。 技术演进的核心不是简单用光替代铜，而是逐步把光电转换位置从前面板移向ASIC附近，以减少越来越难以补偿的高速电信号传输。可插拔光模块解决了中长距离传输和标准化采购问题，却逐渐受到ASIC至前面板电通道损耗、模块DSP功耗、散热和面板空间限制；LPO和LRO可以减少部分数字处理功耗，但没有实质缩短主板上的高速电路径。铜缆、可插拔模块、LPO、NPO和CPO仍将按照距离、网络层级和运维要求长期并存。 NPO把可独立制造、测试和更换的光引擎部署在ASIC附近，在缩短电通道的同时，保留了部件筛选、良率隔离和一定的维修弹性，是当前近封装光学较现实的工程化过渡平台。其产业化难点并不局限于光引擎本身，还包括224G高速电接口、PIC与EIC封装、外置光源、高通道FAU、板内光纤、冷却以及管理测试等系统接口。当前3.2TNPO主要承担试点和运行数据积累功能，向6.4T、7.2T升级则意味着电气、光学、封装和测试体系整体换代。硅光与VCSEL将根据传输距离、纤芯数量和功耗要求并行发展，NPO能否从样品走向通用平台，最终取决于接口标准、装配良率、长期运行数据和现场维修成本。 相关报告 CPO进一步把交换ASIC与光引擎纳入共同封装，将高速电路径压缩至毫米级或封装级，在降低SerDes与DSP功耗的同时，可以释放前面板空间、提高带宽密度，并支持更高Radix和更扁平的网络拓扑，是交换容量向102.4T及以上演进过程中的中长期主线。英伟达CPO交换机和台积电COUPE平台正在推动相关技术由样品验证走向系统导入，但联合良率、热管理、外置光源、光纤耦合、测试诊断和维修仍是规模量产的主要门槛。产业链价值将由传统可插拔模块向高功率CW激光器、ELS、FAU、高密度连接、微光学、先进封装、自动耦合及测试设备等环节重新分配；其中保偏光纤等产品具有技术路线依赖，FAU和高密度连接的增量相对更具普适性，最终业绩兑现仍需以客户定点、批量交付、良率和可靠性数据为依据。 风险提示：AI发展不及预期风险，云厂商资本开支不及预期风险，技术发展不及预期风险，研究报告信息更新不及时风险，数据口径与测算偏差风险。 内容目录 AI算力升级推动互联从铜走向近封装光学.................................................................4 AI超节点推动互联成为有效算力的核心约束......................................................4单通道提速持续压缩铜互联的经济距离..............................................................6可插拔光模块完成光互联产品化，但电通道、功耗与面板瓶颈逐步显现...........7光电转换持续向ASIC靠近，性能与系统责任同步重构.....................................9 NPO：当前近封装光学的工程化过渡平台...............................................................12 可分离光引擎兼顾短电路径、良率与维修弹性.................................................12电接口、封装、光源与连接决定NPO系统性能...............................................13硅光与VCSEL并行演进，带宽升级推动整套接口换代...................................15标准化与运行数据决定NPO能否走向规模部署...............................................18 CPO：面向更高带宽密度的中长期主线...................................................................20 封装级光电转换释放功耗、面板与网络拓扑价值.............................................20英伟达与台积电推动CPO由技术验证走向系统导入.......................................22良率、热、光源、测试与维修决定CPO量产节奏...........................................26光学内移重塑产业链价值，量产能力决定业绩兑现..........................................29 风险提示...................................................................................................................31 风险提示............................................................................................................31 图表目录 图表1：主流大模型Token调用量提升显著............................................................4图表2：北美CSP季度资本开支（单位：亿美元）................................................5图表3：国内CSP季度资本开支（单位：亿元）....................................................5图表4：云、模型厂收入高增...................................................................................5图表5：Scale-up与Scale-out在规模、时延、带宽和能耗目标上存在明显差异..6图表6：单通道速率提升持续压缩PCB、DAC与ACC/AEC的覆盖范围...............6图表7：交换容量提升推动SerDes、封装与光接口同步演进.................................7图表8：电通道损耗越高，补偿能耗通常越大.........................................................8图表9：光学靠近ASIC可减少高损耗接口..............................................................9图表10：NPO：光引擎靠近ASIC，缩短电通道.....................................................9图表11：CPO：光引擎与ASIC封装在一起，电通道更短...................................10图表12：XPU至NPO链路的插入损耗模型.........................................................10图表13：四条光互连技术路线对比........................................................................11图表14：NPO通过可选的分离接口连接ASIC与独立光引擎..............................12图表15：传统光模块与NPO工作原理示意图.......................................................12图表16：OIF3.2T参考光引擎采用32路112G电接口并对应8组400G光接口13图表17：NPO硅光方案可采用混合集成、异质集成或外置激光源......................14图表18：FAU利用V形槽和盖板对多根光纤进行精密排列与固定.......................15图表19：纯光前面板推动多芯连接器向更高端口密度演进...................................15图表20：硅光模块内部构成...................................................................................16图表21：Driver与TIA在光链路中的位置.............................................................16图表22：3.2TVCSELNPO光引擎可通过多颗阵列围绕XPU形成高并行互联...17图表23：硅光NPO与VCSELNPO的适用边界..................................................17图表24：OpenCPX尝试用标准化可插拔光引擎兼容NPO与CPO平台...........18图表25：阿里公开路线由3.2TNPO试点向6.4TUPO与标准化演进.................19图表26：腾讯3.2TVCSEL与硅光NPO链路验证结果........................................19图表27：光学由前面板、板载逐步进入2.5D与3D共同封装，..........................20 图表28：特定51.2T系统示例中，CPO通过减少光学与冷却负担降低整机功耗21图表29：相同3.2T带宽下，完整可插拔模块（4x800G）与CPO光引擎占用空间差异明显...................................................................................................................21图表30：CPO路线图以更高集成度和更低单位带宽能耗为主要目标...................22图表31：Quantum-X（InfiniBand）内部结构.......................................................23图表32：Spectrum-XPhotonics（以太网）.........................................................23图表33：台积电的COUPE正成为主流选择.......................................................24图表34：台积电的硅光子平台整合