CPO系列跟蹤報告之一：2025英偉達GTC大會在即 CPO將開啟高速增長階段

1、 隨着單通道200G 及以上時代的來臨，

CPO 將開啟高速增長階段

隨着SerDes 傳輸速率的提升，傳統可插拔光模塊的方案因為要通過多個銅線通道且距離較長，從而會導致信號損耗。尤其是當SerDes 速率提升到200Gbps 及以上，信號損耗將顯著增大。因此改變光模組的放置位置，便是市場提出的下一代解決方案，將光模組集成為光引擎，並將其與計算芯片封裝在一起，就是Co-PackagedOptics （CPO）的概念。

CPO（co-packaged optics）即光電共封裝，是一種新型的光電子集成技術，指將網絡交換芯片和光模塊共同裝配在同一個插槽上，形成芯片和模組的共封裝。通過將交換芯片和光引擎封裝在一起，CPO 技術可以縮短交換芯片和光引擎之間的距離，以幫助電信號在芯片和引擎之間更快地傳輸；不僅能夠減少尺寸，提高效率，還可以降低功耗。

下圖展示了光器件和交換機ASIC 集成度由低到高的不同方案。CPO 的一項關鍵創新是將光學器件移動到離Switch ASIC 裸片足夠近的位置，以便移除這個額外的DSP。藉助CPO，網絡交換機系統中的光接口從交換機外殼前端的可插拔模塊轉變為與交換機芯片組裝在同一封裝中的光模塊。在傳統的光通信系統中，光模塊與芯片之間需要通過複雜的連接方式，而CPO 技術可以將光模塊和芯片封裝在同一個封裝體中，極大地減小了連接長度和距離，提高了通信效率。理想情況下，CPO 可以逐步取代傳統的可插拔光模塊，將硅光子模塊和超大規模CMOS 芯片以更緊密的形式封裝在一起，從而在成本、功耗和尺寸上都進一步提升數據中心應用中的光互連技術。

CPO 技術可以實現高速光模塊的小型化和微型化，可以減小芯片封裝面積，從而提高系統的集成度。CPO 將實現從CPU 和GPU 到各種設備的直接連接，從而實現資源池化和內存分解，還可以減少光器件和電路板之間的連接長度，從而降低信號傳輸損耗和功耗，提高通信速度和質量。另外，CPO 技術可以實現更高的數據密度和更快的數據傳輸速度，滿足現代高速通信的需求。根據Yole 預計，2027 年的3.2T 時代可插拔方案就會變得非常困難，板載封裝（OBO）和CPO 會成為主流；2030 年的6.4T 時代則CPO 將會成為主流方案。

Yole 報告數據顯示，2022 年，CPO 市場產生的收入達到約3800 萬美元，預計2033 年將達到26 億美元，2022-2033 年複合年增長率為46%，2028-2033 年複合年增長率為80%。

2、 臺積電、英偉達、博通等科技巨頭紛紛

佈局CPO 技術

2024 年底，臺積電（TSMC）公佈其在硅光子領域取得重要突破，明確表示將開始量產共封裝光學（CPO）模塊，預計首批客户包括Nvidia 與Broadcom。

此舉標誌着臺積電正式進入硅光子與CPO 市場。受傳統可插拔光模塊在向1.6T級別演進中出現明顯的熱管理與帶寬瓶頸的影響，行業對於更高效、更低延迟的互聯解決方案需求迫切。以Nvidia 為例，其Blackwell GB200 平臺已多次曝出熱管理問題，導致生產受到影響。據市場消息，Nvidia 計劃於2025 年下半年推出的GB300 平臺將率先部署1.6T CPO 技術，以緩解當前面臨的技術瓶頸。

臺積電宣佈其自主研發的3D 光學引擎（3D Optical Engine, OE）技術——COUPE（Compact Universal Photonic Engine）已具備量產能力。COUPE技術採用臺積電自有的SoIC-X 封裝工藝，將電子集成電路（EIC）與光子集成電路（PIC）堆疊整合，從而實現電信號與光信號的高效轉化，達到優異的傳輸性能。根據臺積電披露的規劃，2025 年將首先推出採用COUPE 技術的1.6T 帶寬可插拔光模塊，隨后在2026 年進一步實現CPO 與交換機芯片的高度集成。相較傳統方案，CPO 方案預計能夠實現功耗降低50%、延迟降低90%的顯著性能提升。此外，臺積電還計劃將COUPE 技術集成到CoWoS 封裝技術中，與先進芯片實現更緊密集成，進一步提升性能和競爭力。

英偉達的最新產品線路圖顯示，將於3Q25 推出CPO 版本的Quantum 3400X800 IB 交換機， 26 年推出CPO 版本的Spectrum4 Ultra X800 以太網交換機。

IB 交換機有144 個MPO 光接口（單通道800G），支持36 個3.2T CPO， 內部有4 個28.8T 的交換芯片（總共115.2T 的交換能力）。芯片之間採用多平面技術。即每一根交換機外面的光纖從MPO 口進來之后，會用光纖分纖盒（shufflebox）將其信號拆分成四路並分別連接到四個不同的交換機芯片上，從而將信源切割成最小單元，最終在CX8 網卡端進行數據匯聚。允許多個獨立平面同時運行。Shuffle box 起到關鍵的信號分配和處理作用。

博通在2024 年OFC 上展示了帶有CPO 的51.2T 交換機系統，系統配備了8 個單獨的光引擎，每個光引擎速率為6.4T（每引擎支持64 個100Gbps 的FR4 接口）。光引擎由光子集成電路（PIC）與CMOS 電子集成電路（EIC）鍵合而成，屬於光電集成技術。每個光引擎內集成了大約1000 個光學組件，體現了高度的集成度和複雜度。

根據Broadcom 官方的測試，使用Bailly CPO 后，光學互連的功耗顯著降低，比傳統可插拔方案最多可節約約70%的功耗。整個51T 交換機箱使用CPO 方案的總功耗為1334 瓦，相比Pluggable LPO 方案節省了約271 W，與帶DSP 的可插拔模塊方案相比更是節約了超過600W，節能效果十分明顯。博通提到，若擴展至一個包含32k 個GPU 的集羣規模，通過使用Bailly CPO 技術，整體功耗節約超過1MW，這對於數據中心而言非常顯著，具有明顯的經濟效益和環保價值。

投資建議：我們認為，CPO 將是下一代光通信（200G 及以上SerDes）的核心技術，英偉達2025GTC 大會召開在即，看好CPO 發展趨勢，以及相關產業鏈受益環節帶來的投資機會，建議關注：①光引擎：天孚通信、中際旭創、新易盛；②光纖分纖盒（shuffle box）：太辰光；③MPO/MTP 高密度連接器和FAU：

仕佳光子、致尚科技、博創科技；④CW 光源：源傑科技、仕佳光子、長光華芯；⑤微透鏡陣列（MLA）：炬光科技。

風險提示：算力需求不及預期，CPO 技術滲透不及預期。