過去幾年，AI算力的爆發推動了資料中心基礎設施迎來前所未有的升級。從GPU性能提升，到HBM高速記憶體，再到先進封裝技術演進，整個產業鏈都在圍繞“更強算力、更高頻寬、更低功耗”展開競爭。
但隨著AI模型規模不斷擴大，資料中心正在面臨新的挑戰：算力晶片越來越強，資料傳輸卻逐漸成為新的瓶頸。
傳統可插拔光模組雖然長期支撐了資料中心通訊發展，但隨著交換晶片速率不斷提升，SerDes高速電訊號傳輸帶來的功耗、損耗和擴展限制正在逐漸顯現。如何突破光互連瓶頸，成為下一代AI基礎設施必須解決的問題。
在這樣的背景下，CPO（Co-Packaged Optics，光電共封裝）技術正在走向產業舞台中央。它通過將光引擎與交換ASIC晶片進行高度整合，實現光電融合，不僅能夠縮短電訊號傳輸距離，還能提升頻寬密度、降低資料傳輸功耗，被認為是未來AI資料中心光互連的重要發展方向。
不過，CPO的商業化並非一蹴而就。從散熱、維護，到光源、矽光晶片、先進封裝以及光纖耦合，CPO背後隱藏著大量複雜的製造挑戰。目前產業仍處於從技術驗證走向規模化應用的關鍵階段，LPO、NPO、XPO等多種技術路線也正在平行探索。
與此同時，隨著輝達、博通等行業巨頭推動CPO生態建設，未來幾年或將成為CPO滲透率提升、供應鏈完善以及產業價值重新分配的重要窗口期。真正受益的不僅是光模組廠商，更包括大功率雷射器、FAU光纖連接單元、光電封裝、耦合測試裝置等關鍵環節。
那麼，CPO為何能夠成為AI時代下一代光互連技術？它距離大規模商業化還有多遠？背後的核心結構件、製造工藝以及產業鏈機會又在那裡？
今天，小編就帶大家深入拆解CPO處理程序與產業鏈核心技術，從光引擎、雷射器、矽光晶片到先進封裝與測試裝置，一起探索AI資料中心光互連革命背後的產業機會。
AI時代，算力競爭正在從晶片內部延伸到晶片之間，而CPO正在成為連接下一代算力基礎設施的重要橋樑。
一、這份材料真正想說明什麼？
隨著AI算力需求爆發，傳統可插拔光模組逐漸面臨功耗、頻寬密度和擴展能力瓶頸，CPO有望成為下一代AI資料中心光互連的重要技術方向。但當前CPO仍處於商業化早期階段，規模落地依賴技術成熟、供應鏈完善以及製造良率提升。
二、AI算力爆發推動光互連架構升級，CPO成為下一代資料中心關鍵技術
隨著AI模型規模擴大，GPU叢集對資料傳輸頻寬提出更高要求，傳統資料中心網路逐漸暴露出網路吞吐能力不足；功耗持續增加；擴展能力受限；高速SerDes訊號損耗加劇。
因此，光互連正在從傳統可插拔光模組（Pluggable Optics）向更高整合度方向發展。
CPO通過將光引擎（Optical Engine）+交換ASIC晶片直接封裝在同一基板上，實現光電融合，從物理層縮短電訊號傳輸距離，降低功耗並提升頻寬密度。
相比傳統光模組，CPO最大的價值在於：
報告指出，CPO能夠降低資料傳輸能耗，提高頻寬密度，並解決銅互連距離限制問題，是滿足AI工作負載需求的重要技術路徑。
三、CPO商業化仍處早期，多技術路線平行發展
雖然CPO優勢明顯，但目前尚未大規模應用，主要原因包括散熱挑戰；維護難度增加；產業鏈成熟度不足；成本較高；標準尚未統一。因此，產業正在探索多種過渡方案：
1. LPO（Linear Pluggable Optics）
去除DSP晶片；降低功耗和延遲；保留可插拔模式。優勢成本較低；技術演進路徑平滑。不足距離受限；對ASIC能力要求更高。
2. NPO（Near Packaged Optics）
光引擎靠近ASIC；保留一定可維護性。優勢比CPO更容易量產；相容PCB製造體系。報告認為，NPO可能成為CPO過渡方案。
3. XPO、CPC、MicroLED CPO等路線
未來光互連路線並非單一技術：
- XPO：高密度；液冷；面向AI資料中心。
- CPC：共封裝銅纜；通過最佳化銅連接降低損耗。
- MicroLED CPO：利用Micro LED陣列實現高密度平行光傳輸。
四、CPO未來商業化重點可能從Scale Up網路開始
報告認為，CPO短期不會全面替代傳統光模組，而更可能優先應用於 AI叢集Scale Up網路
原因：
1. 性能需求更強
AI GPU之間需要大量高速通訊，傳統方案難以滿足高頻寬；低延遲；低功耗。
2. 生態更加封閉
例如輝達NVLink生態，可以通過垂直整合推動CPO落地。報告指出，CPO在Scale Up方向具有更強商業驅動力，而Scale Out網路中，由於伺服器佔據主要成本和功耗，CPO短期收益有限。
五、CPO核心價值鏈：光源、矽光、封裝、耦合成為關鍵環節
報告以輝達 Quantum X800-Q3450 IB CPO交換機為案例，對CPO結構進行了拆解。
該系統包括4顆Quantum-X800 ASIC；72個1.6T光引擎；18個ELS雷射模組；大量光纖及MPO連接元件。
核心製造環節包括：
微環調製器（MRM）
- PIC/EIC封裝
- OE與ASIC封裝
- 光纖耦合
關鍵環節1：矽光調製器
目前CPO大量採用矽光技術。主要方案MRM（微環調製器）、MZM（馬赫曾德調製器）
MRM優勢：尺寸小；功耗低；整合密度高。
MZM優勢：線性度更好；支援更複雜調製方式。
關鍵環節2：PIC/EIC先進封裝
CPO需要實現光晶片PIC；電晶片EIC高密度整合。封裝路線包括2D封裝；2.5D封裝；3D封裝。其中3D封裝能夠進一步縮短互連距離，提高整合密度，是未來重點方向。
關鍵環節3：OE與ASIC封裝
挑戰大尺寸基板；高良率要求；翹曲問題；多晶片協同封裝難度增加。CPO封裝複雜度遠高於傳統光模組。
關鍵環節4：光纖耦合
CPO最大的製造難點之一。原因傳統光模組光纖連接器已經標準化。而CPO光纖需要直接耦合到晶片級光學結構。要求亞微米級精準對準；高可靠性；高良率。
六、CPO產業鏈迎來價值重構，製造裝置和核心零部件成為重要機會
報告認為，未來CPO產業鏈主要集中在：
1. 大功率CW雷射源
原因CPO需要高功率連續波雷射器。
2. FAU（光纖連接單元）
負責光引擎；光纖連接，屬於關鍵被動器件。
3. 光耦合與測試裝置
由於CPO製造精度要求提升自動耦合裝置；晶圓級測試裝置價值量提升。
4. PIC/EIC先進封裝
隨著光電融合先進封裝成為核心瓶頸。
🏁 小編總結
CPO不是簡單替代光模組，而是AI時代資料中心從“光電分離”走向“光電融合”的關鍵技術革命，真正的產業機會將集中在光源、矽光晶片、先進封裝、耦合裝置和測試裝置等核心環節。 (芯聯匯)