通信行业专题报告：数据中心互联技术专题一，AI变革推动CPO技术商业化加速-国信证券

请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告证券研究报告|202025年3月12日国信通信·行业专题报告数据中心互联技术专题一：AI变革推动CPO技术商业化加速行业研究 · 行业专题通信投资评级：优于大市（维持评级）证券分析师：袁文翀021-60375411yuanwenchong@guosen.com.cnS0980523110003证券分析师：詹浏洋 010-88005307zhanliuyang@guosen.com.cn S0980524060001请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容光电共封装CPO(Co-packaged Optics)是一种在数据中心互连领域应用的光电集成技术，目前主要用在交换机接口中。通过将交换芯片和光器件共同装配在同一个插槽上，使得光信号和电信号在同一芯片上进行转换和处理，该技术缩短了芯片和模块之间的走线距离，最大程度地减少高速电通道损耗和阻抗不连续性，也在传输速率提高的同时大大缩减功耗，行业头部企业博通（Broadcom）和扇港（SENKO）均分析过CPO技术可助力交换机整体系统减少功耗25%-30%。在本轮AIGC革命的驱动下，CPO技术产业化进程继续加速。全球互联网云厂持续加大AI资本投入，CPO作为数据中心网络互联中降本降功耗的优选技术，备受全球各大通信电子头部企业关注。博通自上一代25.6T交换芯片起，就开启了CPO交换机商业化推进；英伟达2024下半年加速推进支持IB(InfiniBand)和以太网两种协议的CPO交换机。国内交换机头部厂商新华三、锐捷网络近两年也陆续发布了商用CPO交换机。而随着SerDes速率的快速升级，以及硅光材料和3D封技术装的逐步成熟，CPO技术有望快速迭代，也为光互联Optical IO技术（算力芯片间光互联）的发展奠定了良好基础。CPO交换机相比传统交换机，需引入近交换芯片的光引擎、光柔性板Fiber Shuffle/保偏光纤PMF、外置激光器ELS及CW光源等。根据Lightcounting预测，未来5年CPO技术渗透率将快速增长，预计到2029年，3.2T CPO端口出货量预计将超过1000万个（2024年CPO端口出货量不超过十万个），若有100万个GPU做千卡GPU集群，则需要超过1,500万个CPO端口；按照目前各类器件的价格测算（并考虑价格年降），未来5年光引擎的市场空间超过100亿美元，光源ELS、光柔性板Fiber Shuffle、连接器MPO、光纤阵列FAU的市场空间超过30亿美元。投资建议：目前CPO技术仍在产业化的初期，并在快速迭代升级，涉及各类器件(如Fiber Shuffle、MPO、FAU)所需通道数/纤芯数也会随之升级，国内各类器件厂商（特别是已与海外头部厂商有深度合作）均有望受益该领域发展，迎来量价齐升。推荐关注交换机【紫光股份】、【锐捷网络】，光引擎供应商【天孚通信】，光柔性板供应商【太辰光】，MPO连接器供应商【博创科技】、【仕佳光子】、【致尚科技】，外置CW光源【源杰科技】、【长光华芯】等，国内头部光模块厂商亦有布局。风险提示：AI发展及投资不及预期；行业竞争加剧；全球地缘政治风险；新技术发展引起产业链变迁。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容CPO是一种新光电互联集成技术01CPO技术涉及各器件均有望迎来快速增长02产业链各关节头部公司均在积极布局CPO03投资建议04请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容一、CPO是一种新光电互联集成技术请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容图 ：CPO技术演进史资料来源：IET Optoelectronics，国信证券经济研究所整理光电共封装（CPO）是一种在数据中心光互连领域应用的光电共封装方案。其核心是将光模块不断向交换芯片靠近，缩短芯片和模块之间的走线距离，并逐步替代可插拔光模块，最终把交换芯片（或XPU）ASIC和光/电引擎（光收发器）共同封装在同一基板上，光引擎尽量靠近ASIC，以最大程度地减少高速电通道损耗和阻抗不连续性，从而可以使用速度更快、功耗更低的片外I/O驱动器。CPO技术的核心是光电芯片，它包含了光学器件和电子器件。在光电芯片内部，光学器件将光信号转换成电信号，电子器件将电信号转换成光信号。图 ：CPO技术与传统光模块对比资料来源：菲魅光通信，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容CPO技术目前主要用在交换机接口中，是一种新型的光电集成技术，主要是将网络交换芯片和光模块共同装配在同一个插槽（Socket）上，形成芯片和模组的共封装，从而使得光学信号和电学信号在同一芯片上进行转换和处理；即将电子芯片和光电器件放在一起进行封装，以实现高集成度、高性能的光电器件。图 ：光电共封装（Co-packaged Optics，CPO）对比传统热插拔示意图资料来源：Yole，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容图：CPO技术显著提升能效资料来源：SENKO，国信证券经济研究所整理图：SerDes提升下功耗持续提升资料来源：Broadcom，Cisco，国信证券经济研究所整理智算中心驱动的高速率场景下，降本、降低功耗需求显著。SerDes速率不断提升，光模块之间的功耗不断升高，随着40G、100G、400G、800G的迭代，相比2010年的交换机，目前51.2T的交换机中，光器件能耗增加26倍，光模块整体功耗大约可占交换机功耗的40%以上。根据SENKO数据，CPO显著降低光模块功耗，助力系统整体功耗减少25%-30%。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容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图：LPO方案与传统光模块方案对比资料来源：ADOP，国信证券经济研