自ChatGPT推出以來，用戶規模持續高速增長，計算需求暴漲，算力的價值得到了再次重構。

(相關資料圖)

硅光模塊中的CPO作為優化算力成本的關鍵技術，發展潛力巨大。

共封裝光子是業界公認未來高速率產品形態，是未來解決高速光電子的熱和功耗問題的最優解決方案之一，有望成為產業競爭的主要著力點。

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LightCounting在2022年12月報告中稱，AI對網絡速率的需求是目前的10倍以上，在這一背景下，CPO有望將現有可插拔光模塊架構的功耗降低50%，將有效解決高速高密度互聯傳輸場景。

CIR表示，基于CPO的設備最初將用于超大規模數據中心，2023年超大型數據中心CPO設備收入將占CPO市場總收入80%。此外CPO將在一年左右的時間內進入其他類型的數據中心，未來將進一步在邊緣和城域網絡、高性能計算和傳感器等領域發揮更多優勢。

LightCounting認為，CPO出貨量預計將從800G和1.6T端口開始，于2024至2025年開始商用，2026至2027年開始規模上量，主要應用于超大型云服務商的數通短距場景。CIR預計到2027年，共封裝光學的市場收入將達到54 億美元。

CPO未來將維持快速增長：

資料來源：Yole

共封裝光學CPO行業概覽

CPO是一種新型的光電子集成技術，它將激光器、調制器、光接收器等光學器件封裝在芯片級別上，直接與芯片內的電路相集成，借助光互連以提高通信系統的性能和功率效率。

與傳統的光模塊相比，CPO在相同數據傳輸速率下可以減少約50%的功耗，將有效解決高速高密度互連傳輸場景下，電互連受能耗限制難以大幅提升數據傳輸能力的問題。

與此同時，相較傳統以III-V材料為基礎的光技術，CPO主要采用的硅光技術具備成本、尺寸等優勢。

根據Cisco數據，在高算力背景下交換機交換芯片、光模塊功耗增長迅速，傳統可插拔光模塊技術演進難以支撐數據中心的可持續發展。

傳統可插拔速率升級可能在1.6T 達到極限，CPO將成為后續光模塊的轉型方向。

遠期來看可插拔式光模塊受限于能耗指數級增長，催生CPO等降低功耗技術路徑研發需求。

從可插拔光模塊向CPO發展的路徑：

CPO技術在AI集群和HPC中滲透率將逐步提升，預計在2027年部署的800G和1.6T端口中，CPO端口將占到近30%。

根據LightCounting預測，未來5年時間內，AI集群與HPC將會是CPO技術主要的兩大切入點，其背后的驅動力也是高算力、高帶寬的迫切需求。

分速率來看，中期1.6T、長期3.2T光模塊將成為數通領域CPO市場主要放量產品，數據處理領域光學I/O有望率先放量。

2023年4月5日全球光互連論壇OIF發布業界首個3.2T共封裝模塊實施協議，可見目前海外市場，尤其是高速率板塊對CPO需求更為迫切，國內上量節奏緊隨其后。

CPO的低功耗或將成為AI高算力下高效能比方案：

功耗：CPO是芯片和光引擎的共封裝，可以有效降低功耗。

體積/傳輸質量：滿足超高算力后光模塊數量過載問題。同時將光引擎移至交換芯片附近，降低傳輸距離，一方面體積有望進一步縮小；同時提高高速電信號傳輸質量。

成本：耦合之后未來伴隨規模上量，成本或有一定經濟性。

CPO相比可插拔式光模塊可節省25%-30%功耗：

數據來源：Cisco

核心技術方面，CPO主要涉及高密度的光電（驅動）芯片設計技術、高密度及高帶寬的連接器技術、封裝和散熱技術。

目前主流的CPO有兩種技術方案和應用場景：

一是基于VCSEL的多模方案，30m及以下距離，主要面向超算及AI集群的短距光互聯；

二是基于硅光集成的單模方案，2公里及以下距離，主要面向大型數據中心內部光互聯。

共封裝光學CPO市場格局

競爭格局方面，CPO系全球前沿技術，目前國外多家不同背景的大廠商均已開始布局該領域研發。比如Cisco、博通，英偉達、英特爾等海外大廠，均在布局第一代CPO、ASIC交換芯片以及光引擎技術方案。

據市場調研公司CIR分析，在CPO領域活躍的大型上市公司比例較高，表明CPO前景備受看好。

此外，在技術標準化工作方面，除了CPO合作組織和OIF，IEEE和一些封裝行業都會積極推進CPO標準的建設。

國內廠商也在積極布局CPO領域，目前以研發代工光引擎和實現ASIC交換芯片的連接和互通業務為主，涉及該領域的主要廠商包括亨通光電、天孚通信、中際旭創和新易盛等。其中一類是代工光引擎的公司，主要做封裝組裝和測試，比如天孚通信；另外一類以做光模塊為代表，比如新易盛和中際旭創等。產業鏈上下游相關布局廠商還包括博創科技、劍橋科技、華工科技、光迅科技、光庫科技、源杰科技、仕佳光子等。

國內部分廠商CPO布局：

資料來源：行行查

結語

CPO的發展需要產業鏈協同推進，考驗光模塊和光引擎廠商的長期綜合實力。

CPO的技術路線在逐步推進的過程中本質上也是對整個網絡架構的優化，需要數據中心整體產業鏈的協同推進。

其中涉及到的環節在現有光模塊產業鏈的基礎上預計還需要得到交換芯片及設備廠商，以及各元器件廠商的合作。

因此CPO的進度本質上是對光模塊/光引擎廠商綜合實力的長期考驗，包括在光模塊零部件、封裝等方面的技術積累與研發實力，以及下游客戶的關系。

整體來看，CPO是長期來看在實現高集成度、低功耗、低成本以及未來超高速率模塊應用方面是綜合最優的封裝方案。LPO短距離、低功耗、低時延等特性適配AI計算中心。由于可以直接應用于目前成熟的光模塊供應鏈，在高線性度TIA/Driver廠商大力推動下或可快速落地。

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