
一、 全产业链环节(上游、中游、下游、配套设备)
衬底材料:
高纯 InP 衬底:海外垄断(AXT,Lumentum 供应商),
SOI 硅光衬底:海外主导(Soitec,全球主导),
国内有相关研发(上海微系统所等)。
激光器芯片(光源):EML、VCSEL 等。
海外主导(Lumentum、Coherent、Broadcom、AyarLabs 等);
国内部分企业(源杰、仕佳光子)有布局。
硅光 PIC 芯片:海外主导(Intel、Broadcom 等);
国内部分企业(仕佳光子等)有布局。
电芯片 EIC(驱动器 TIA、CDR):
海外绝对主导(Marvell、Broadcom、Texas Instruments)。
2. 中游:光引擎、无源器件、先进封装(国内优势环节)光引擎:PIC+电芯片组,海外主导(AyarLabs、Lumentum);
无源器件:保偏光纤 PMF、高耦合光纤阵列(FAU)等。
先进封装(含键合、2.5D/3D CoWoS):国内优势,
如长电科技,合晶,以及海外厂商。
3. 下游:交换机整机、AI算力集群、云厂商CPO 交换机:由 Brocade、Marvell、Broadcom 等主导(如 BaiLi 51.2T CPO 交换机平台)。国内暂无成熟商用的 CPO 交换机平台。
客户:北美超算/云厂商(CoreWeave、Oracle、Google、微软)。
光芯片与电芯片共封装推动。
4. 配套设备封装与测试设备:ficonTEC、VIANOV、DISCO 等。
散热结构件:液冷、导热材料、高密度结构件(因 CPO/NPO 热管理难度极高)。
二、 CPO 基础定义与路线对比1. CPO(共封装光学)定义:将光引擎(硅光 PIC + 电芯片 EIC)与交换 ASIC 芯片共封装在同一个基板上。
优势:高带宽、低功耗。
当前主流方案:ELS 外置 CW 光源架构(发热量极大的激光器做成“独立可插拔”模块置于面板外,而光引擎 PIC+EIC 依然与 ASIC 芯片共封装于基板上)。
架构为:ASIC + PIC + EIC 共封装。
2. NPO(近封装光学)定义:光引擎放在板卡上,光模块可插拔。它是纯 CPO 之前的过渡/降级方案。
架构:光引擎板 + 交换 ASIC + 光模块插拔(不是纯粹的芯片级封装)。
3. 关键市场观察时机:目前 GPU SERDES 速率不足以支撑 CPO/NPO 的大规模落地。
时间节点:2027年中~2028年,新一代芯片推出后,才是 CPO/NPO 技术落地的交汇点。
三、 CPO 产业链时间线(2026-2028)2026年:
英伟达 Spectrum-X CPO 交换机开始小批量出货。
博通 (Broadcom) ELS 光源开始小规模部署。
2027下半年(2027H2):
超功率 CW/ELS 光源芯片出现产能瓶颈。
CPO 模块收入预计将达到百亿级。
北美光模块供应商(如 Lumentum 等)实现放量。
NPO 方案同步推进。
2028年:
CPO/NPO 实现规模化部署。
四、 产业链关键架构:ELS 外置光源方案(当前产业主流)逻辑流程:
ELS外置光源模块 → 光纤/保偏光纤(PMF) → CPO封装体 → 内部集成 ASIC + EIC + PIC 芯片 → 光纤阵列单元 → 对外光信号输出。
散热问题:激光器发热巨大,对温度极其敏感。
不可逆损坏:一旦激光器损坏,会导致整个昂贵的交换机封装报废。
维护成本:内置方案维护成本极高。
结论:产业已基本放弃“内置光源”路线,全面转向“ELS 外置光源”方案。
五、 产业链核心矛盾与风险(主要来自 Lumentum 电话会)1. InP 衬底瓶颈:
高功率 CW ELS 激光器大量消耗 InP 磷化铟衬底。
扩产周期长,供应紧俏将延续至 2028 年。
全球仅 3 家具备量产能力,集中度极高。
2. 设备与速率瓶颈:
当前 AI 芯片的 SERDES 速率尚不足以全面支持 CPO 规模放量。
耦合设备产能不足。
3. 标准缺失与路线分歧:
当前产业链缺乏统一的业务形态、架构标准(如 CPO 与 NPO 之争)。
各家硬件形态、尺寸、接口要求各异,标准化程度低,导致厂商间产品互通性差。
4. 散热与热管理难题:
封装模块内部热流密度极高。
对散热材料、液冷系统的要求苛刻。
5. 落地时间风险:
当前客户大部分仍处于小批量验证阶段。
真正的大规模收入兑现,保守估计要等到
2028年之后。
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