光互联拐点:CPO+NPO+可插拔光模块多路线共存

2026-09-09 11:19:216
CPO不是简单把光模块做得更快,而是在重新定义交换芯片与光器件的连接方式


未来并不是CPO单一路线取代光模块,而是CPO、NPO和可插拔光模块在不同场景长期共存。

CPO和NPO解析

传统光模块插在交换机面板上,光模块与交换ASIC之间需要经过一段电连接。速率越高,这段距离带来的损耗越明显,系统需要付出更高的功耗和散热成本。

CPO,也就是共封装光学,把交换芯片与光引擎封装在一起,将两者之间的电传输距离压到极短。它的优势是功耗低、传输效率高,更适合高带宽交换系统。


由于光引擎的价值远低于交换芯片,如果光引擎发生故障,可能影响整个高价值封装组件,维修和更换成本较高。CPO的封装良率、散热和长期可靠性,也需要经过大规模出货验证。

NPO,也就是近封装光学,是一条相对折中的路线。它没有把光引擎与主芯片完全封装在一起,而是将光引擎放在主芯片附近的底板上,保留一定电传输距离,同时支持拆卸和维护。

未来CPO更多采用垂直耦合,NPO更多采用平行耦合。CPO的功耗优势更明显,NPO的工程成熟度和可维护性更好。

英伟达同时布局两条路线,部分客户则更倾向NPO。最终选择取决于客户对功耗、良率、维修成本和部署节奏的权衡。

预计2027年至2028年,NPO可能存在更明显的产业预期差。

光器件产业链

CPO产业链的上游,包括PIC硅光芯片、EIC电芯片、CW连续波激光器,以及隔离器、棱镜、微透镜、FA光纤阵列、保偏光纤和MPO连接器等器件。

中游负责光引擎、外置光源模块、光电封装、系统组装和交换机集成。英伟达等系统厂商负责整机方案,旭创、Lumentum旗下云晖、AOI及Fabrinet等厂商,分别参与光模块、器件生产或代工制造。


下游是Meta、AWS等大型云服务商和AI数据中心客户,采购时关注的不只是单机价格,更关注功耗、可靠性、交付能力和长期供应安全。

英伟达Quantum-X800-3.2T版本CPO交换机的测算,单台设备售价约10万至13万美元,元器件价值量占60%至70%,对应6万至7万美元。

一台设备需要36个3.2T光引擎,每个光引擎对应一个PIC和一个EIC。整机还需要约2300个隔离器、约1150个棱镜与微透镜,以及36套FA。光引擎内部,PIC硅光芯片的价值量最高,其次是EIC和隔离器。



外置光源部分,一台设备需要18个ELS模块,每个模块配置8个CW激光器,合计144个。连接和光纤部分,则需要至少144个800G MPO连接器,以及1152根保偏光纤和288根普通光纤,合计1440根。

这说明,CPO不只是交换芯片和光引擎的升级。硅光芯片、激光器、精密光学器件、光纤阵列、高密度连接器、封装测试和系统集成,都会进入新的价值分配阶段。


无源器件增长弹性更高

当前CPO设备的价值量仍集中在交换芯片、PIC、EIC和激光器等有源器件,但无源器件的用量和规格提升更快。

透镜的数量不会随速率同步增长,但尺寸和精度要求提升。CPO和NPO使用的透镜,价格比传统光模块产品高20%至30%。隔离器受激光功率提升影响,价值量可能接近翻倍。


FA的变化更明显。传统光模块使用的FA芯数较少,而CPO和NPO开始大批量使用32芯、36芯产品。以36芯FA为例,一般配置4根保偏光纤,对应3.2T外置光源方案,大批量供应价格约80至100美元,价值量最高可达到传统FA的10倍。

MPO也在向体积更小、密度更高的MMC和SMT方案演进。MMC的尺寸约为传统MPO的三分之一,在连接密度不变的情况下,价值量比MPO高50%至100%。随着CPO交换机端口密度提高,高密度连接器的需求正在加快释放。

有源器件中,外置光源是另一个增量环节。未来CW光源将更多使用300mW、400mW大功率激光器,同时具备用量增加和单价提升的特点。

因此,除PIC和EIC外,CW光源、FA和高密度连接器,是CPO产业链中弹性较高的三个环节。

放量取决于供应链边界

2027年CPO设备出货量可能达到十多万台,但产业仍处于从零到一的工程验证阶段。当前问题集中在散热、封装良率和长期可靠性。

随着工艺成熟,良率有望从20%至30%提升至70%至80%。部分上游物料已经开始发货,说明产业链并未停留在概念阶段。

另一个变量来自北美供应链政策。FCC针对光模块的限制政策存在较高出台概率,可能以产品类别进入限制清单的方式执行,而不是只针对某一家企业。

由于光模块内部包含MCU、DSP和EEPROM等芯片,北美相关部门正在从硬件安全和供应链自主可控的角度评估潜在风险。


但目前北美短期内很难完全替代中国供应能力。中国厂商产能约占全球70%,北美市场需求约占全球60%,当地厂商供应能力不足20%。中国厂商海外产能超过3000万只,而北美厂商总产能不足1000万只,一年内完成替代并不现实。

因此,政策即使落地,也可能设置缓冲期,并按照产品代际、生产地区、核心芯片来源或北美建厂承诺给予豁免。

已经大规模应用的800G和1.6T产品,供应中断的代价较高;3.2T、MPO和CPO等新产品,更可能成为政策关注重点。

未来CPO竞争,表面看是光模块技术路线变化,实际比拼的是四种能力:光电协同设计、封装良率与散热、高密度无源器件量产,以及全球产能配置。

CPO负责追求极致功耗,NPO负责平衡性能与维护,可插拔光模块继续承担成熟场景。

三条路线不会立即分出胜负,但光互连产业的产品形态、价值分配和供应链结构,已经开始改变。

光通信 / CPO/NPO/OCS 行业代表性企业
海外:Broadcom(美国)、NVIDIA(美国)、Intel(美国)、Lumentum(美国)、Coherent(美国)、Google(美国)

国内:华为(深圳)、中际旭创(苏州)、新易盛(成都)、华工科技(武汉)、剑桥科技(上海)、天孚通信(苏州)、光迅科技(武汉)、紫光股份(北京)

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