CPO概念爆火！：2025年光通信革命，哪些企业已入局？

共封装光学（Co-packaged Optics, CPO）作为光通信领域的颠覆性技术，在2025年迎来了爆发式增长。

这一点从近期《电子工程专辑》制作的一期“硅光共封装——可能会在明年AI万卡集群爆火”视频的超高热度可以一窥端倪。尽管诸多“看客”对该技术的兴趣在于热炒相关概念股，但从侧面也反映业界也看好这一趋势，且在这一技术上倾注更多的资源和技术投入。

尽管CPO不是非常新的技术，但其“突然爆火”并非偶然，而是技术演进、市场需求和商业压力三者共同作用下的必然结果。最直接的原因是，它完美地解决了当前数据中心和AI计算领域最迫切的痛点——显著缩短了电信号传输距离，减少了信号完整性问题，同时显著降低了功耗和延迟。

在CPO技术创新与应用上，AI芯片巨头英伟达当属最为积极的推动者之一，其将CPO技术视为其AI基础设施战略的重要组成部分，以为其GPU集群提供更高带宽和更低延迟的互联解决方案。

2025年3月，英伟达在GTC大会上正式发布了Quantum-X Photonics InfiniBand和Spectrum-x Photonics Ethernet两款CPO交换机，前者预计于2025年下半年上市，后者则将在2026年推出。与传统插拔式光模块相比，英伟达的CPO创新技术可将现有能效提高3.5倍，网络可靠性提高10倍，部署时间缩短1.3倍。

也因此，黄仁勋在多个场合强调了CPO技术在英伟达战略中的重要性。部分投资者和分析师也认为CPO技术具有长期投资价值。毕竟在英伟达背后，是成千上万个GPU组成的超大规模AI计算集群，对高速互联、低功耗等需求可谓“前所未有”。

当然，除了英伟达之外，全球还有数十家核心科技企业深度布局CPO领域，包括光通信巨头、芯片制造商和云计算公司。市场应用方面，预计CPO技术将在2025年开始商用，2026-2027年规模上量。第一代CPO产品将从800G和1.6T端口开始商用 ，逐步向更高速率发展。本文将从技术优势、市场驱动力、核心企业布局、市场前景与挑战等层面，全方位解析CPO技术这一2025开年以来的资本市场热点。

CPO技术核心优势与演进路径

CPO（共封装光学）是一种将光引擎与交换芯片（通常是ASIC）共同封装在同一基板上的光电共封装技术。与传统可插拔光模块相比，CPO将光学元件从面板移至更靠近交换芯片的位置，通过硅中介层或硅通孔技术实现光电协同设计。这种集成方式显著缩短了光引擎与芯片间的距离，减少了高速电气通道损耗和阻抗不连续性，从而在物理层面解决了高速传输的瓶颈问题。

CPO技术主要应用于数据中心的交换机接口，其核心优势体现在三个维度：功耗、带宽密度和延迟。根据多项研究数据，CPO在关键性能指标上显著优于传统可插拔光模块：

·功耗方面：Broadcom数据显示，可插拔光模块功耗范围为15-20 pJ/bit，而CPO系统可降低50%以上，达到5-10 pJ/bit。在800G传输速率下，CPO功耗为5.5W，而传统可插拔技术为14W。

·带宽密度：CPO提升5-10倍带宽密度，支持高速光通信和高带宽需求。

·尺寸与集成度：CPO实现更小尺寸、更紧凑设计和高集成度。

·延迟方面：通过消除长距离电气连接，CPO可提供亚微秒级的低延迟。

以上关键性能优势，对于高性能计算和AI训练集群至关重要。不过，CPO要求极高的对准精度，通常需要<50nm横向对准公差以及光纤阵列的3D对准。

值得一提的是，CPO技术演进遵循从可插拔光模块→板载光学(OBO)→近封装光学(NPO)→共封装光学(CPO) 的发展路径，代表了光通信技术向更高集成度、更高性能方向发展的必然趋势。

参考图表1，光电集成技术按技术演变以及集成程度大小的顺序，可以分为以下几类：热插拔、LPO、OBO/NPO、CPO、OIO。

图表1：光电集成技术的分类与对比

来源：融中咨询

其中，面向高速互联的两种新型光电集成方案为LPO和CPO。LPO（linear drive pluggable optics)，线性驱动可插拨光模块，通过线性直驱技术替换传统的DSP，实现系统降功耗、降延迟的优势，但系统误码率和传输距离有所牺牲。LPO摒弃数字信号处理器（DSP），通过使用具有优异线性度和均衡能力的转阻放大器（TIA）和驱动芯片（DRIVER）来替代DSP，消除信号恢复需求，降低处理开销和系统延迟，特别适用于对时序要求极高的高性能计算中心（HPC）中GPU间通信场景。

目前SerDes主流规格112G很快升级到224G，LPO无法跟上224GSerDes的要求。部分DSP领域较弱厂商推进LPO方案。Macom、Semtech、美信等DSP领域较弱的电芯片厂商大力推进LPO，以绕开DSP短板。目前LPO方案标准化尚未成熟，主要集中在电接口和光接口。

相对于LPO，CPO注重光电共封装，适用于高速高密度互联传输场景，能满足高速数据传输需求，且在适配未来高规格 SerDes 方面可能比LPO更具潜力。随着数据量爆发式增长，对高速传输需求日益迫切，CPO 因具备满足高速传输需求的优势以及较大技术潜力，能跟上技术升级步伐，为行业发展提供持续技术支持。

目前CPO技术已经开始小批量商用。在2022年，博通就与腾讯合作，博通将提供25.6Tbps Humboldt CPO交换设备，采用博通Tomahawk®4交换芯片，直接与4个3.2Tbps SCIP光学引擎耦合和共封装。

在CPO之前，业界曾考虑过板载光学（On-Board Optics, OBO）作为过渡方案。但随着速率提升，CPO的优势越发明显，已成为业界公认的下一代主流技术方向。

而OIO技术是一种芯片级的光互连技术，其核心是将光引擎直接集成到计算芯片内部，形成单一的光电子集成电路（OEIC）芯片，从而取代在同块PCB板上通过多个模块集成并依赖电信号传输的传统方式。OIO技术被视为是CPO技术经过演变之后，光电集成技术的最终形态。

市场驱动因素与增长动力

整体来看，CPO技术爆火主要有以下几个原因：

一是最根本的驱动力：AI大模型的算力竞赛。这也是CPO热度飙升的最直接、最强大的催化剂。从2022年以来，ChatGPT等生成式AI的爆发，催生了巨大的算力需求，其背后是无数英伟达GPU组成的超大规模计算集群。这些GPU之间需要高速、低延迟、高带宽地交换数据（比如模型参数、梯度信息）。传统的网络连接速度无法满足需求，导致强大的GPU算力在“等待”数据，效率低下。这也意味着GPU间通信成为瓶颈。

而CPO技术能够将光引擎直接封装在GPU旁边，实现超短距离的高速互连，提供前所未有的带宽（如1.6Tb/s甚至更高）和极低的功耗，彻底打破了GPU间的通信瓶颈，让算力集群的性能得以充分发挥。

二是无法忍受的“功耗墙”。除了高速互联之外，功耗是数据中心运营商的噩梦，而传统可插拔光模块的功耗已经逼近极限。随着数据传输速率从800G向1.6T甚至3.2T演进，使用传统的可插拔光学（Pluggable Optics）方案，光模块的功耗、发热和密度问题变得极其突出。一个1.6T的可插拔光模块功耗可能超过20W，一个高密度交换机可能就需要数十个这样的模块，其总功耗和散热需求是天文数字。

CPO将光引擎和电芯片（ASIC）紧密集成，通过芯片级的互连替代了传统PCB板上的高速铜线，大幅降低了信号传输的功耗和损耗。数据显示，CPO技术相比可插拔方案，能效可提升50%以上。这对于降低数据中心PUE（能源使用效率）、节省电费至关重要。

三是带宽密度需求的爆炸式增长。数据流量每年都在指数级增长，要求交换机的端口速率和密度越来越高。然而，交换机的前面板面积是固定的，但需要塞进更多、更高速的端口。可插拔光模块的尺寸和散热限制了端口密度的进一步提升。CPO则将光连接移至交换机内部，与交换芯片共同封装，解放了前面板的空间，从而极大地提高了交换机的带宽密度。这使得单台交换机能够处理的数据流量呈数量级增长。

四是技术成熟度的拐点。任何技术从概念到爆火都需要经过漫长的研发和积累，而CPO正处在产业化的临界点。CPO并非全新概念，业界已对其研究和探索了多年，在材料、硅光技术、封装工艺、热管理等方面都有了长足的进步，其在2023-2025年间实现了从技术概念到产业热点的跨越式发展。

与此同时，业界多年研发铺垫已促成行业生态形成，包括博通、Marvell、思科、英特尔、英伟达等芯片巨头、设备商和云巨头（如微软、Meta、谷歌）都深度参与并推动了CPO的标准制定和产业化。CPO标准联盟的成立加速了技术规范和接口的统一。

CPO产业链布局与技术进展

CPO产业链与传统光模块产业链类似，但由于技术集成度更高，其价值和竞争焦点向上游核心元件和先进封装环节集中。CPO产业链主要分为上游、中游和下游三个环节。

图表2：CPO共封装产业链全景图

资料来源：根据公开资料整理

1.上游：核心元件与材料（技术壁垒最高，价值集中）

上游是CPO技术的核心，决定了性能、成本和可靠性。其中，SOI晶圆是硅光芯片的主流衬底，其独特的“硅-氧化物-硅”三层结构能够将光信号有效限制在顶层的硅波导中，实现低损耗传输。全球SOI晶圆市场由少数几家巨头主导。法国的 Soitec 是绝对的领导者，占据全球超过70%的市场份额。其他主要供应商包括日本的信越化学（Shin-Etsu）、SUMCO，以及中国台湾的环球晶圆（GlobalWafers）。在中国大陆，沪硅产业旗下的上海新傲（Simgui）是国内领先的SOI晶圆供应商，正在努力追赶国际巨头 。

在设计软件方面，硅光芯片的设计比传统电子芯片更为复杂，需要专门的EDA工具来仿真光波在纳米级结构中的传播、耦合和相互作用。该市场主要由几家EDA巨头通过收购和自研所占据。Synopsys、Cadence（通过收购行业领先者Lumerical）以及 Siemens EDA (Mentor Graphics) 是该领域的三大主要玩家，提供从器件级仿真到版图设计的完整工具链 。

在核心制造设备上，硅光制造很大程度上复用了成熟的CMOS设备，因此设备市场格局与主流半导体行业类似，呈现寡头垄断局面。在光刻设备上，荷兰的 ASML在该领域拥有绝对霸权，其在全球光刻设备市场的份额高达80%以上。刻蚀设备、沉积设备市场都由三家美国和日本公司主导：泛林集团（Lam Research）、 东京电子（Tokyo Electron, TEL）和应用材料（Applied Materials）。这三家公司合计占据了超过90%的市场份额。

中游：制造、封装与集成（资本与技术密集型）

这是将上游元件变为成品的关键环节，封装技术是核心。其中，在光芯片方面，产能高度集中，Lumentum（35%）、博通（20%）、II-VI（25%）垄断全球80%光芯片产能，且70%产线布局于美国。而作为硅光技术的发明者，英特尔在硅光芯片和CPO技术方面有重要布局；博通则在光芯片、光模块、交换机等领域有深厚积累，是CPO技术的重要参与者。国内代表厂商主要有光迅科技、华工科技、源杰科技、新易盛、博创科技、仕佳光子、永鼎股份、长光华芯、华为海思等。光迅科技是国内唯一具备光芯片、器件、模块全产业链布局的企业，自主研发的25G EML芯片实现量产，积极布局800G、1.6T光模块。

在芯片制造方面，硅光芯片的制造主要利用成熟的CMOS工艺节点。虽然关于硅光专项产能的官方数据稀缺，但主要代工厂的技术布局已日益清晰。台积电、英特尔、格芯、高塔半导体等负责硅光芯片的制造和封装。IMEC（比利时）、AIM Photonics（美国）等机构提供先进的原型开发和中试线服务，推动了新技术的成熟和产业化。此外，未来几年硅光制造的重点在于提升集成度、降低损耗和实现更复杂的功能。关键里程碑包括晶圆级光源的集成、与更先进CMOS节点的协同设计，以及为CPO应用优化工艺。

封装测试是目前硅光产业化进程中最具挑战、成本最高的环节，据估计可占到光模块总成本的70%-80%。2024-2025年，由于封装工艺极其复杂，对准精度要求达到亚微米级，导致硅光模块的整体封装良率仍低于传统方案，这也是其成本居高不下的主因。其中，长电科技与国外客户合作完成了多项CPO光电合封产品解决方案；华天科技掌握了光电封装技术，并在近期已完成1.6T CPO模组试样。值得一提的是，在2025世界人工智能大会上，曦智科技联手燧原科技亮出国内首款xPU-CPO光电共封装原型系统——全球唯一基于短距SerDes的GPU直出光方案，功耗暴降3.5倍。

3.下游应用：AI算力引爆的巨大需求

CPO技术的商业价值最终体现在下游应用中。当前及未来几年，其增长的核心驱动力清晰而强劲。其中，Google、Meta、Amazon (AWS)、Microsoft (Azure)、阿里巴巴等云巨头，它们是高速光模块的最大采购方和技术需求的定义者。在人工智能（AI）与高性能计算方面，英伟达、博通等厂商需求激增，Cisco、Juniper、Arista等网络设备商亦在加码CPO封装设备。华为、新华三、锐捷网络等国内企业也在推动CPO封装产品的普及应用。

整体来看，从CPO产业链角度，产业链主导权高度集中于上游芯片巨头（如博通、英特尔）和下游云巨头（如Meta）手中，中游封装厂需要与上下游紧密绑定。从技术变革角度，竞争焦点从传统的光模块封装能力，转向了硅光技术、先进封装工艺和芯片协同设计能力。

目前，国内企业主要挑战在于在核心光芯片、电芯片环节与国际最先进水平仍有差距。不过，中国光模块厂商（中际旭创、新易盛等）在全球市场份额领先，制造和封装能力强大，有望在CPO时代继续占据重要地位。这些企业正通过自研、合作等方式向上游延伸。值得注意的是，CPO技术复杂度极高，不再是单一的模块产品，而是系统级解决方案，因此跨行业的“芯片-光子-封装-系统”协同与合作变得至关重要。

这个格局仍在快速演变中，但以上企业无疑是当前CPO赛道上的核心玩家。

技术挑战与瓶颈分析

1.光学对准与封装精度

CPO技术面临的最大挑战之一是光学对准精度要求极高，通常需要0.1µm对准精度(以实现低功耗)、<50nm横向对准公差以及光纤阵列的3D对准 。光级对准分为无源和有源两种，目前主要采用无源对准，但修复难度大 。封装级光学连接的机械公差极其严格，对封装工艺提出了极高要求。

2.热管理难题

CPO将光引擎和ASIC芯片集成在同一封装内，热管理成为重要挑战。光器件和电芯片对温度的敏感度不同，需要复杂的散热设计和热管理策略。高温环境会影响激光器的性能和寿命，增加系统的不稳定性。

3.标准化与生态系统

CPO技术目前缺乏统一的行业标准和互操作性规范，不同厂商的解决方案存在兼容性问题。生态系统尚未成熟，供应链各环节需要协同发展才能实现大规模商业化。

4.成本与商业化挑战

尽管CPO在功耗和性能方面具有优势，但初期成本较高，需要达到一定规模才能体现成本优势。传统可插拔光模块产业链成熟，成本持续下降，对CPO的商业化形成竞争压力。

中短期来看，未来CPO技术将向以下方向发展：一是更高集成度：将更多光学功能集成到单一封装中，进一步提高性能和降低功耗；二是更高速率：从800G/1.6T向3.2T及以上速率发展；三是共同封装激光器：将激光器直接集成到封装内，进一步减小尺寸和功耗；四是光电融合设计：更深层次的光电协同优化，打破传统光电子分工界限。

核心应用与市场规模

市场研究机构YOLE Group最新数据预测，硅光子技术推动网络带宽不断突破，助力AI网络规模化扩展。其市场规模将从2024年的2.78亿美元激增至2030年的27亿美元，预计实现46%的复合年增长率。该机构还预测，2024年CPO市场价值为4600万美元，预计到2030年将达到81亿美元，复合年增长率高达137%。目前来看，CPO技术主要应用在以下几个方面：

1.数据中心光互连

这是硅光技术当前最大、最成熟的市场。随着数据中心架构向400G、800G演进，并迈向1.6T，硅光方案凭借其在高速率下的成本和功耗优势，渗透率正快速提升。市场预测显示，到2025年，全球数据中心硅光模块市场规模有望达到55亿美元 硅光技术在高速模块中的渗透率将突破50% 。

2.AI/HPC集群

这是最具爆发力的增长引擎。以英伟达GPU集群为代表的AI算力网络对节点间的通信带宽提出了前所未有的要求。800G光模块已成为AI集群的标配，而未来的1.6T甚至3.2T需求，将完全由硅光和CPO主导 。预计到2028年，仅面向AI集群的光模块销售额就可能超过40亿美元 。

3.新兴应用

此外，硅光技术在车载激光雷达（LiDAR）、生物传感、量子计算和消费电子等领域也展现出应用潜力，但目前市场规模尚小。

结论：多重因素驱动CPO技术爆火

CPO（共封装光学）技术在2023-2025年间突然爆火是技术演进、市场需求、产业布局和标准准备多重因素共同作用的结果。AI和算力需求的爆炸式增长提供了市场拉力，功耗和性能瓶颈提供了技术推力，巨头布局和资本关注提供了产业助力，标准制定和生态成熟提供了环境支撑。

CPO不是单一技术突破的成果，而是光通信技术长期演进与当前市场机遇碰撞产生的化学反应。其爆火既反映了数字经济对高速互连技术的迫切需求，也体现了半导体与光电子技术融合创新的巨大潜力。国内外企业纷纷布局这一领域，从芯片、器件到系统层面形成完整产业链。虽然面临技术挑战和商业化障碍，但随着AI和算力需求的持续增长，CPO技术有望在未来5-10年内成为光通信领域的主流技术方案。