CPO(共封装光学)产业链全景梳理与核心逻辑

2026-08-12 21:19:0919


一、 全产业链环节(上游、中游、下游、配套设备)

1. 上游:核心材料 & 芯片(卡脖子环节)

衬底材料:

高纯 InP 衬底:海外垄断(AXT,Lumentum 供应商),

国内企业(云南锗业天通股份等)有布局。


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);

国内有光库科技中际旭创等。


无源器件:保偏光纤 PMF、高耦合光纤阵列(FAU)等。

国内供应商如天孚通信太辰光


先进封装(含键合、2.5D/3D CoWoS):国内优势,

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。

为什么主流采用 ELS 外置光源,而非内置光源?

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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