CPO:光电融合的算力新引擎

什么是CPO?

CPO,全称 Co-Packaged Optics(共封装光学),是一种把光引擎(Optical Engine)与交换机芯片(ASIC/Switch IC)封装在同一块基板上的下一代光互连技术。简单理解:传统光模块插在交换机面板上、信号要走十几厘米的电链路;CPO 则把光收发功能"塞"进芯片身边,光纤直接接到封装内部,电信号几乎不出基板。

它的核心使命只有一个——在 AI 算力爆炸的时代降低互连功耗、突破带宽瓶颈

为什么AI需要CPO?

从GPT-3 的 1750 亿参数,到 GPT-4 万亿级参数,再到 Sora、Gemini 等多模态模型,AI 训练对算力集群提出了三个极端要求:

  • 更高带宽:单端口从 400G→800G→1.6T→3.2T 飞速迭代;
  • 更低延迟:万卡集群中任何一根光纤抖动都会拖累训练效率;
  • 更低功耗:可插拔光模块在 1.6T 速率下功耗已突破 30W/端口,散热与电费都难以承受。

传统光模块、SerDes、PCB 走线在 1.6T 节点之后就遇到了"功耗墙、信号完整性墙、空间墙"。CPO 通过缩短电链路、共享供电、共享散热,可把每比特功耗(pJ/bit)从 15+ 降到 5 以下,是 AI 数据中心继续扩展的必经之路。

CPO 的技术架构

典型 CPO 模组包含四大核心模块:

模块功能关键厂商/路线
交换芯片(Switch ASIC)核心算力交换博通 Tomahawk、Marvell、Cisco
光引擎(Optical Engine)电光/光电转换硅光是主流路线
外置光源(ELS)提供激光源,减少封装内热源Lumentum、II-VI、源杰科技等
玻璃基板/光纤连接器实现光路输入输出康宁、富通信息等

CPO 与 LPO 的关系

市场常把 CPO 与 LPO(Linear-drive Pluggable Optics,线性可插拔光模块)放在一起讨论:

  • LPO:仍是可插拔形态,去掉 DSP 芯片以降功耗,是"过渡方案",当前 800G 部署中已商用;
  • CPO:彻底颠覆封装形态,把光引擎搬进基板,是"终局方案",量产时间一般预期在 2026~2028 年。

两者关系不是替代,而是阶梯:1.6T 时代 LPO 与 CPO 并行,3.2T 时代 CPO 大概率成为主流。

全球玩家与产业链

CPO 是一个高度跨界的产业,涉及交换芯片、硅光、激光器、玻璃基板、光纤连接器、封装测试等环节,A股相关上市公司主要分布在以下方向:

  • 光引擎/光模块龙头:中际旭创、新易盛、天孚通信等已布局 CPO 样品;
  • 硅光芯片:源杰科技、华工科技、长光华芯等聚焦上游激光器和硅光芯片;
  • 外置光源(ELS):源杰科技、仕佳光子等是关键供应商;
  • 玻璃基板与连接器:太辰光、博创科技等参与光路连接;
  • 设备与封装:长川科技、华峰测控涉及 CPO 测试设备。

三大挑战

CPO 的概念虽好,但产业化仍有三道坎:

  1. 可维护性:传统光模块坏一个换一个,CPO 故障可能要整块基板返修;
  2. 良率与成本:硅光、玻璃基板的工艺良率直接决定能否替代可插拔模块;
  3. 生态协同:交换芯片厂商、光引擎厂商、整机厂商需深度协同,标准(如 OIF CPO 规范)仍在演进。

结语

CPO 是 AI 算力时代光通信的"必经之路",但它不是一夜之间替代可插拔光模块的"颠覆者",而是一个 5~10 年的渐进过程。从 LPO 到 CPO,再到全光交换,光电协同正在重塑数据中心的物理底层。对于行业观察者来说,跟踪英伟达、博通、台积电的 CPO 路线图,以及国产硅光芯片和外置光源的突破节奏,是理解这一波算力浪潮的关键钥匙。本文不构成投资建议。


深度扩展:CPO 的"技术原理与产业格局"

🔸 一、CPO 的核心优势

CPO(共封装光学)把光引擎与交换 ASIC 芯片封装在同一基板上,实现"超短距离光互连":

  • 功耗降低 30-50%:相比传统可插拔光模块,大幅降低 SerDes 功耗
  • 带宽密度提升 10 倍:单芯片带宽从 800G → 1.6T → 3.2T 演进
  • 延迟降低:信号路径短,适合 AI 训练的高频数据交换

🔸 二、CPO vs LPO 的关系

LPO(线性可插拔光学)是 CPO 的"过渡方案":

  • LPO:去掉 DSP 芯片,保留可插拔,功耗降低 50%
  • CPO:进一步把光引擎集成到 ASIC 内部,功耗再降 30%

业界共识: 800G 时代 LPO 主导 → 1.6T 时代 CPO 起步 → 3.2T 时代 CPO 主流

🔸 三、产业化时间表

  • 2025-2026:博通/英伟达 CPO 交换机小批量
  • 2027-2028:1.6T CPO 模块规模量产
  • 2028-2030:3.2T CPO 成为 AI 数据中心标配

🔸 四、A 股核心标的

  • 中际旭创(300308):全球光模块龙头,1.6T 量产领先
  • 新易盛(300502):800G/1.6T CPO 研发
  • 天孚通信(300394):光器件平台型公司
  • 源杰科技(688498):光芯片国产化
  • 罗博特科(300757):CPO 设备


本文仅作相关主题科普/介绍,不构成任何投资建议。市场有风险,投资需谨慎。