一天吃透一条产业链：CPO光模块

（来源：合肥市投资基金协会）

01  产业链全景图

02  CPO光模块是什么？

要读懂CPO光模块产业链，首先需要明白光模块、CPO、CPO光模块等概念。下面带你吃透这些名词：

① 光模块：“电转光、光转电的独立翻译官”：咱们平时用的光纤宽带、数据中心里的服务器传数据，都要靠 “光信号”（速度快、能传远），但电子设备（比如手机、服务器芯片）只能认 “电信号”，这就需要光模块来当 “翻译官”。

② CPO：是 “共封装光学” 的简称，是一种将光模块核心部件与芯片直接 “贴在一起” 的革命性技术。

光模块是 “电信号→光信号” 的转换器，但传统设计中它是独立小盒子，与芯片（如 GPU、交换机 ASIC）之间需通过铜线连接。CPO技术则是直接把光引擎（光模块核心部件）与芯片封装在同一块基板上，甚至采用 3D 堆叠技术让两者 “背靠背”，数据传输距离从几十厘米缩短到几毫米，极大提升效率。

③ CPO 光模块：就是用CPO技术封装的光模块。

如下图所示，CPO技术不断进步，中间消耗（粗略理解红框部分）不断降低：

03  上游产业链

03-1、光器件

如果把光模块类比成 “数据快递的中转站”，那么 TOSA 和 ROSA 就是这个中转站里最核心的 “收发快递设备”，具体拆开来聊：

首先说定位，TOSA 和 ROSA 是光模块里的核心部件，就像中转站里负责发件和收件的关键机器，没它们就没法完成数据的 “光信号转换”。

再看成本，光模块的成本里，光器件占了 73%，相当于中转站的 “核心设备成本” 占了七成多，是花钱的大头。而这光器件里，TOSA（光发射组件，负责发信号）和 ROSA（光接收组件，负责收信号）又占了 80%，等于核心设备里，收发件机器又占了八成，是核心中的核心。而且这俩都属于 “有源光器件”，简单说就是需要通电才能干活的设备，它们能干活的核心，全靠里面的光芯片。

接着看结构，TOSA 像 “数据发射机”，里面有激光器、适配器、管芯套。激光器是它的核心，相当于 “信号发射器”，常见的有 VCSEL、FP、DFB、EML 这几种，就像不同型号的发射器，适配不同场景；适配器是 “信号对接器”，管芯套是 “保护壳”。如果是传得远的长距离光模块，TOSA 里还会加隔离器和调节环，相当于给 “发射器” 装了 “信号稳定器”，防止信号干扰、保证传输准头。

ROSA 则像 “数据接收机”，里面主要是探测器和适配器。探测器是它的核心，相当于 “信号接收器”，常见的有 PIN-TIA 和 APD-TIA 两种，就像不同型号的接收器，对应不同的接收需求；适配器同样是 “信号对接器”，负责把接收到的信号精准传进去。

03-2、光芯片

光芯片是光模块里的核心半导体器件，靠激光器芯片将电信号转成光信号、探测器芯片将光信号转回电信号，是实现数据高速传输的关键，光芯片的应用也是十分广泛：

不管是 TOSA 里的激光器，还是 ROSA 里的探测器，它们的核心都是光芯片。光芯片特别值钱，光器件总成本里，它占了 50%，相当于核心设备一半的成本都在它身上；要是单看 TOSA 和 ROSA 的总成本，它更是占了 85%，等于收发件机器里，八成五的价值都集中在光芯片上，是妥妥的 “价值核心”。

国内企业在2.5G 光芯片已经吃透核心技术，国产化率能到 90%；10G 光芯片也拿下了大半，国产化率 60%。但到了25G 光芯片的国产化率只到 20%，25G 以上的更只有 5%，国产替代还没怎么铺开。这就意味着，未来在高端光芯片领域，国产替代还有很大的空间可以推进。

2024 年中国光芯片这块 “蛋糕” 有 151 亿多，比上一年涨了 10% 出头；到 2025 年，这 “蛋糕” 还会变大，大概能到 159 亿左右。

03-3、交换芯片

交换芯片是什么，打个比方：把以太网交换机比作 “小区里的智能快递站”，那交换机芯片就是这个快递站里的 “核心调度员”：这个调度员的活儿很明确，先从快递站不同的 “收发窗口”（交换机的端口）收下大家要寄的 “快递包裹”（数据包）；接着快速核对每个包裹上的 “收件地址”（处理数据包信息）；最后用 “精准分拨” 的方式（数据包交换技术），把包裹从对应的 “发送窗口” 递出去。整个过程下来，就能让小区里的每家每户（电脑、打印机等网络设备）顺畅收发快递，实现互相通信。

2024 年全球市场规模约 277.3 亿元（预计 2031 年达 386.6 亿元），中国市场约 162 亿元，AI 算力爆发为核心增长动力；

竞争格局上，国际巨头博通以超 60% 份额主导高端市场，美满、瑞昱分占不同领域，国内企业加速国产替代，盛科通信是本土唯一进入万兆及以上市场的企业，华为海思自研高规格芯片用于自有体系，裕太微填补车载以太网芯片空白；

最新技术以 400G/800G 为主流，侧重可编程架构与低功耗，国产端在政策驱动下实现政企、运营商商用并构建生态，虽高端 SerDes（serdes 串并收发器） 等环节仍依赖进口，但借 Chiplet 技术有望 2028 年实现技术追赶，行业将向 800G/1.6T 普及、开放生态构建方向发展。

04  中游产业链

04-1、CPO光模块规模：

未来 5 年 CPO 端口出货将快速放量，数据中心、GPU 集群高速互联需求增长是核心动力。Lightcounting 预测，2029 年 1.6T CPO 端口出货可观，3.2T 出货超 1000 万个，且 3.2T CPO 渗透率达 50.6%（远超 800G 的 2.9%、1.6T 的 9.5%）；100 万 GPU 组成的集群仅 NVLink 连接就需超 1500 万 3.2T 端口。英伟达或 2028 年用 CPO 连 8 机架 GPU，推动其 AI 领域应用；随着 SerDes 速率升级，3.2T 时代 CPO 有望成主流互连方案。

04-2、全球龙头企业-博通

博通在 CPO 这个领域早早就扎下根来，2021 年就开始布局，花了 4 年多时间埋头研发，到 2024 年终于拿出了第二代 51.2T CPO 交换机 Baily 的样品，之后还陆续和腾讯、字节这些大厂展开了合作。

到了 Tomahawk 6 这个技术阶段，博通靠更领先的 SerDes 技术和成熟的光学生态系统，把整个 CPO 系统优化得更高效；而且依托之前 Tomahawk 4/5 已经验证过的 CPO 技术，博通新一代 CPO 产品会把光学引擎和交换硅片整合到一起，只保留外部的激光源。这么做能进一步降低功耗、减少延迟和链路波动，还能提升长期使用的可靠性。

04-3、国内领先企业如下：

04-4、OSC交换机

CPO光模块一大应用即为OSC交换机，通常指光电路交换机（Optical Circuit Switch），是一种基于全光信号直接交换的通信设备，核心优势在于无需光电转换即可实现光信号的路由与转发，从根本上解决了传统电交换机的延迟和能耗瓶颈。

从全球来看，2020 年这块 OCS 交换机只有 7278 万美元，到 2024 年已经涨到 3.66 亿美元，四年间规模翻了好几倍；按照这个趋势，预计到 2031 年，这块 “蛋糕” 还会大幅扩容，能达到 20.22 亿美元，增长空间非常大。

再看中国市场，2024 年国内 OCS 交换机是 366 万美元，目前规模还比较小，但未来增长势头很猛 —— 预计到 2031 年能涨到 8020 万美元，2025 年到 2031 年这七年里，每年平均增长速度能达到 34.68%，属于妥妥的高速增长赛道。

全球 OCS 交换机市场持续增长，地区占比差异明显。2020-2031 年北美始终是最大市场，份额主导且增长快；欧洲紧随其后，体量较大但增速稳健。中国作为新兴市场增长迅速，份额逐年提升，预计成北美、欧洲之后的重要区域；日本、韩国、印度等亚太国家有增长潜力，印度增长尤为显著。“其他” 地区占比小但稳步扩张。总体看，市场朝多元化、全球化发展，未来将由北美和中国引领主要增长。

05  下游产业链——应用场景

05-1、数据中心推动

我国数据中心交换机在所有交换机里的 “分量” 会持续变重。IDC 数据显示，2021 年这部分占比 44.4%，2026 年预计升到 51.7%；市场规模上，2022 年是 31.8 亿美元（同比增 12.8%），2026 年预计达 48.1 亿美元，2020-2026 年每年平均增长 10.6%。

另外，数据中心的 “数据公路” 在升级。原来多是 10G 的 “车道”，5G 来后数据 “车流” 暴增，数据中心得解决海量数据高速迁移、消除带宽瓶颈、提高带宽利用率的问题，这就带动了网络设备更新。

05-2、超大规模 AI 算力集群（多机架 GPU 互联）

现在大模型训练常用 “万卡级 GPU 集群”，比如 1000 个 GPU 分成 10 个机架，机架间需要海量数据实时交互。传统光模块跨机架传输时，延迟和功耗会叠加，而 CPO 能把光学引擎和交换芯片集成，直接实现机架间 “近距高速连接”—— 像给 GPU 集群装了 “直达高速路”，既能支撑 3.2T 甚至更高速率，又能把跨机架延迟降低 20% 以上，还能减少机房整体能耗，特别适配英伟达 DGX、华为 Atlas 这类 AI 训练集群。

05-3、5G 核心网与边缘数据中心

5G 基站每天会产生 PB 级的用户数据（比如高清直播、车联网信号），这些数据需要先传到边缘数据中心处理，再回传核心网。

边缘机房空间小、供电有限，传统光模块又大又费电，而 CPO 体积能缩小 30%、功耗降低 40%，刚好适合边缘机房的 “紧凑环境”；同时，5G 要求数据处理延迟控制在 10 毫秒内，CPO 的低延迟特性能满足 “实时回传” 需求，比如联通、移动的边缘节点已开始试点 CPO 方案。