Cpo

CPO 共封裝光學

1 3秒看懂

CPO就像把資料中心裡最繁忙的“資料高速公路”——交換晶片、AI加速晶片——直接連上一條無需紅綠燈、無銅線拖累的“光速匝道”。傳統的做法是在路旁建一個獨立收費站（可插拔光模組），再通過幾公里的引道（PCB走線）匯入高速；CPO把收費站直接嵌入高速公路出口，讓資料搬運從“卡車排隊加塞”切變為“瞬移登場”。這成就了AI時代的真正基礎設施突破：用光學把計算晶片“包圍”起來，消除頻寬瓶頸、壓縮功耗，讓數百萬張GPU之間的通訊像是在同一塊矽上完成。

2 3分鐘產業解釋

它是什麼： CPO（Co‑Packaged Optics，共封裝光學）指將光學引擎——包含雷射器、調變器、探測器、光子積體電路（PIC）——與核心計算晶片（交換器ASIC、XPU、GPU等）共同整合在一個高密度先進封裝基板上的技術方案。與傳統可插拔模組不同，CPO的光電轉換不再經過數英寸的PCB銅線，而是在封裝內完成極短距離的高密度互連。

為什麼 2026–2030 重要：

1. AI 驅動的頻寬斷崖：GPT‑5類多模態模型和百萬卡級叢集要求節點間互聯速率逼近每通道200G、單鏈路3.2T—6.4T。銅基SerDes在大規模下功耗、訊號完整性和物理尺寸全面撞牆，CPO是唯一能持續倍增頻寬而不過度增加每位元功耗的互聯範式。
2. 能效躍升與系統成本重構：根據野村證券2026年光電子復興專題報告，在51.2T交換器級別，CPO方案相比可插拔方案可降低約30%–50%的每位元功耗，並將系統級板卡複雜度降低三分之一以上。一旦200萬通道級別的雷射器矽光整合進入規模化生產，總擁有成本（TCO）將取得壓倒性優勢。
3. 算力密度的物理解放：CPO允許在前板面密度不變的前提下，將更多頻寬集成於單晶片邊緣，直接推高每機架算力密度。這對於液冷機架、AI訓練叢集尤為重要，使“光進銅退”從機櫃間向晶片封裝內部遷移。

CAGR 預期： 野村證券（2026）預計，2026–2030年CPO相關市場（含光引擎、配套驅動/TIA晶片、先進封裝增值部分）的複合年增長率（CAGR）將超過100%，到2030年全球出貨規模有望達到數十億美元量級。LightCounting（2025）也在其光互連預測中指出，CPO交換器端口出貨量在2026–2029年間將以每年翻番的速度增長。

3 技術原理

CPO的核心是將光與電的功能模組在封裝內高度融合，並藉助先進封裝技術解決高精度光耦合與熱管理矛盾。基本工作鏈為：

1. 光源/雷射器：高功率、窄線寬連續波雷射器（CW‑WDM雷射器陣列）作為載波光源，或採用片外雷射器經矽光耦合引入。
2. 光電調變：馬赫‑曾德爾干涉儀、微環調變器等矽光調變器將電訊號轉換為光強度/相位變化。
3. 複用/解複用：DWDM或CWDM波長合併，單纖傳輸多路訊號。
4. 光纖/波導耦合輸出：經端面耦合或光柵耦合送入單模/少模光纖，完成晶片到外部鏈路的過渡。
5. 接收端：由光電探測器（Ge‑PD）和跨阻放大器（TIA）還原為電訊號，直接驅動計算晶片的SerDes核心。

光電協同封裝需要解決三個關鍵技術挑戰：

• 對準與耦合：亞微米級晶片‑光纖對準，涉及被動對準臺、V型槽與光學中介層設計。
• 散熱管理：雷射器和電子晶片密集堆放帶來的區域性熱點，需通過微流體散熱或金剛石散熱層等方式處理。
• 異質整合：將矽光PIC、電子IC、雷射器以不同工藝節點在同一先進封裝內融合，需依靠混合鍵合、EMIB等3D/2.5D整合技術。

4 關鍵引數

評估CPO技術和產品的核心效能與工程指標包括（參考OIF、IEEE、台積電技術研討會公開資料）：

• 資料速率/埠頻寬：單個光鏈路速率（例如106Gbps PAM4、112Gbps、212Gbps）；單光引擎聚合頻寬（如6.4Tbps、12.8Tbps）。2026年51.2T交換器需整合8–16個光引擎。
• 光通道數：每個光引擎支援的波長數量或光纖對數。高計數直接決定總吞吐量，典型值為4/8/16通道。
• 功耗效率（pJ/bit）：包括雷射器、驅動器、TIA在內的總光電轉換能耗。CPO目標區間約為1‑5 pJ/bit，相較可插拔模組的15‑30 pJ/bit有數量級優勢（來源：OIF《CPO White Paper》2024）。
• 耦合損耗：從雷射器到光纖的出纖損耗，<3dB為優；光纖到探測器耦合損耗<2dB。
• 誤位元速率（BER）：前向糾錯（FEC）前優於1E‑4，FEC後可降至1E‑15以下。
• 封裝面積：光引擎在ASIC封裝上的佔用面積和z高度。緊湊度直接影響交換晶片的I/O密度，要求光引擎厚度低於2mm。
• 工作溫度範圍：商用要求0–70℃，工業擴充套件‑40–85℃，必須在封裝內雷射器溫漂和波長鎖定機制下保持效能。
• 可靠性與壽命：滿足資料中心級FIT（故障率）100 FIT，雷射器老化壽命10年。
• 鏈路預算與傳輸距離：CPO應用場景多為同機架/跨機架（<2km），但光預算仍需滿足LR/FR標準。

5 技術路線

當前CPO的主要技術路線可歸納為三類，各處於不同成熟階段：

（1）2.5D矽光中介層整合 將矽光PIC和電子驅動/接收IC分別放在矽中介層上，通過微凸塊或銅柱連線，再互連到計算晶片。代表方案包括台積電COUPE（Compact Universal Photonic Engine）平台，採用矽光中介層與先進封裝（如InFO_SoW或CoWoS）混合使用。優勢在於利用現有半導體裝置與晶圓級工藝，良率、可製造性路徑清晰。台積電在2025年北美技術研討會上表示COUPE已進入試產，目標2026年量產。

（2）3D直接堆疊 將PIC與EIC通過混合鍵合直接三維堆疊，省去中介層，減少寄生效應，進一步降低功耗和延遲。英特爾與Ayar Labs聯合展示過此類架構，但熱管理等挑戰更大。該路線被視為第二代CPO方案，預計大規模應用在2028年之後。

（3）近封裝光學（Near‑Package Optics） 光引擎不直接封裝在計算晶片基板內，而是作為獨立微型模組通過超短距（<10mm）的柔性或剛性基板貼裝於ASIC四周。這種方法封裝靈活、可維護性高，博通、Cisco等網路裝置商較為青睞。其效能略低於2.5D整合，但能更快進入市場，構成CPO與可插拔之間的過渡方案。

此外，CPO也在從交換器向XPU擴充套件。輝達在GTC 2025上展示了下一代NVLink‑CPO原型，意圖將CPO引入GPU‑to‑GPU互聯。AMD、Intel的路線圖中亦出現面向AI加速器的光學I/O互連規劃，但公開資料中尚未給出明確量產時間。

6 上游

CPO產業鏈上游涉及光子學材料、器件、晶圓代工與封裝工具，具體環節與代表企業（部分為上市公司，僅作產業梳理，不構成投資建議）：

• 矽光晶圓與PIC製造：包括300mm矽光子工藝平台。台積電（TSMC）提供矽光代工，GlobalFoundries有Fotonix平台，聯電(UMC)亦積極版面配置。此外，比利時imec提供矽光MPW（多專案晶圓）服務。
• 雷射器與外延片：InP、GaAs等III‑V族雷射器晶片，要求高功率、窄線寬、長壽命。供應商包括Coherent（原II‑VI）、Lumentum、Broadcom（垂直整合）、源傑科技（海外稱Sourcelight）、長光華芯等。雷射器產能與成本直接影響CPO規模商用程序。
• 高速電子晶片：SiGe或CMOS的驅動/調變器驅動器、跨阻放大器（TIA）和時鐘資料恢復（CDR）。主要來自Broadcom、Marvell、Socionext，以及部分中國設計公司如新易盛（Eoptolink）通過自研或合作補足。
• 先進封裝材料與裝置：有機基板、矽中介層、微凸塊、熱介面材料、光學耦合膠水等，來自日月光、安靠（Amkor）、長電科技等OSAT廠，以及裝置商如應用材料、科林研發集團。
• 光纖陣列與聯結器：高密度MT/MPO聯結器、光纖陣元（FAU）由康普、住友電工、潮州三環等提供。在CPO中光纖管理更趨微型化，要求低損耗、高可靠性現場連線。

野村證券（2026）強調，2026–2028年先進封裝產能，特別是台積電的CoWoS和COUPE產能，將成為整個CPO產業鏈的最大供給側瓶頸。各雷射器廠商的InP產能擴張情況也直接關乎成本曲線。

7 下游

CPO的需求主要來自下一代資料中心和AI/HPC基礎設施，下游應用場景包括：

• AI訓練與推論叢集：隨著模型引數躍升至萬億級，GPU/TPU間互聯需要超大規模頻寬。CPO交換器是打通計算網路（後端網路）的樞紐，下游直接客戶為雲端服務提供商（CSP）和AI平台公司，如微軟Azure、GoogleCloud、Meta、亞馬遜AWS、Oracle Cloud，以及國內字節跳動、阿里雲端、百度智慧雲端等。
• 資料中心前端/主幹網路：51.2T及更高速率交換器替代傳統可插拔模組，連線伺服器到機架交換層。使用者為Equinix、Digital Realty等大型資料中心運營商以及通訊網路裝置商（NEM）。
• 網路系統整合商：思科、Arista、Juniper、華為等系統商將CPO光引擎整合進自研交換器，面向企業/運營商市場。
• 高效能運算（HPC）與超算中心：國家實驗室、科研機構需要400G/800G級別的低延遲光互聯，CPO成為新一代超算互連架構的重要選擇。
• 未來XPU直連：NVIDIA、AMD、Intel等晶片公司正探索GPU‑to‑GPU光學直連，未來可能跳過交換器直接形成CPO Mesh網路，下游延展至晶片與伺服器廠商內部。

在採購模式上，初期CPO交換器會以白盒/裸機形態由ODM（如廣達、英業達）組裝，由CSP直接採購定製。隨著標準成熟，品牌機廠商（如戴爾、超微）也會納入CPO產品線。下游需求核心驅動力是AI叢集規模持續擴大，公開資訊顯示，到2026年頭部CSP開始小規模匯入51.2T CPO交換器進行試執行。

8 受益公司

以下公司各以不同角色切入CPO產業鏈，其受益邏輯闡述僅基於產業定位和技術版面配置，不暗示任何股價表現或投資價值。所列企業資訊主要來自公開新聞、財報與野村證券（2026）產業梳理。

公司	主要角色	核心版面配置與最新動態
台積電（TSMC）	先進封裝與矽光代工	COUPE平台推出，CPO‑ CoWoS混合封裝，2026年計劃量產。提供從矽光中介層到封裝的完整解決方案。
博通（Broadcom）	交換晶片與光引擎	自研51.2T Tomahawk 5/6系列交換晶片，配合Peregrine CPO光引擎實現端到端方案，已送樣給主要CSP。
思科（Cisco/Acacia）	光引擎與系統整合	依託Acacia的相干PIC技術，開發CPO模組，2025年OFC展出應用於Nexus交換器的CPO原型。
輝達（NVIDIA）	終端使用者與設計引導	針對Spectrum‑X交換器及GPU直連規劃CPO互聯，2025年GTC展示CPO原型，但尚未公佈量產時間。
中際旭創（Innolight）	光模組/光引擎	國內高速光模組龍頭，投資矽光CPO研發，計劃為CSP提供相容CPO交換器的光引擎，2025年年報提及CPO送樣中。
新易盛（Eoptolink）	光引擎/整合	基於自研高速驅動晶片進行CPO開發，與國內交換器廠商合作測試。
Coherent（原II‑VI）	雷射器與光學元件	領先的InP雷射器供應商，2025年釋出CPO用CW雷射器陣列，進入多家光引擎供應鏈。
Lumentum	雷射器	提供EML和CW雷射器，為CPO光引擎提供光源，2026年Q2財報提及CPO雷射器出貨快速增長。
Marvell	電子驅動晶片	推出CPO專用TIA/驅動器平台Ara，支援每通道112G，已進入量產。
日月光/安靠	OSAT與光學封裝	承接部分光引擎封裝外包，投資光學BGA封裝，目標2027年批量出貨。

宣告：上述分析僅為技術戰略與角色梳理，非買賣建議。具體營收貢獻、訂單情況等屬於未公開資訊的不做推測。

9 市場規模

CPO市場規模預測因覆蓋口徑、是否包含交換器整機及雷射器成本等差異較大。根據多家機構的公開資料，分別列出如下：

• 野村證券（2026）：將CPO定義為光引擎+先進封裝增值部分，預測2026年全球市場規模約2–3億美元，2030年可達30–50億美元，CAGR>100%。其中交換器CPO光引擎佔比超過70%。
• LightCounting（2025年12月釋出）：側重CPO交換器端口出貨量，預計2026年CPO端口出貨量約10萬隻，2029年可達300萬隻，對應硬體營收超40億美元。
• Yole Group（2025年版CPO報告）：包含PIC、驅動/TIA及光學封裝，預測2025年CPO相關晶片市場約為1.2億美元，2030年增至28億美元，CAGR為97%。
• Cignal AI（2026 Q1）：從系統視角估計，包含CPO交換器和內嵌光引擎，2030年市場規模有望接近55億美元，前提是XPU互聯如期匯入。

綜合來看，市場上對於2030年CPO總有效市場（TAM）的預測集中在30億至55億美元區間。不同機構預測值差異源於對CPO滲透速度、平均售價（ASP）下降速率以及XPU市場的假設不同。需要留意，相關預測均建立在技術路線順利推進、良率提升和雷射器成本快速下降的前提之上，存在較大不確定性。

從區域結構看，北美CSP是主要需求方，預計吸收初期60%以上CPO產能。中國有望在2029–2030年成為繼北美之後的第二大市場，主要由國內AI基礎設施需求驅動，但受到先進封裝產能本土化進度影響，公開資料未見明確中國市場單獨預測。

10 玩家對比

基於技術路線、垂直整合能力與量產進度，將主要CPO參與者進行多維度對比（截至2026年6月可查資訊）：

維度	台積電	博通	思科	輝達	中際旭創	英特爾
主要角色	封裝/代工	晶片+光引擎	系統+引擎	晶片設計引導	引擎/模組	矽光平台
技術路線	2.5D COUPE	近封裝+定製引擎	矽光+混合整合	與代工廠合作	2.5D/近封裝並行	3D直接鍵合（研究）
目標市場	為所有廠商代工	自用交換器及賣給OEM	自有交換器	自家GPU/Switch	國內外CSP	自有CPU/GPU、外售
量產狀態	2026年試產	2026年小批次送樣	2026年試驗部署	原型展示	送樣測試	研究階段，無公開量產計劃
關鍵優勢	先進封裝產能與工藝	交換器晶片統治地位	系統性整合與客戶基礎	強大的AI需求拉動	低成本和規模能力	3D整合與封裝技術
供應鏈控制力	矽光中介層、InFO	自有雷射器（通過FA）	部分外購雷射器	依賴代工生態	依賴雷射器供應	自有矽光工藝

對比要點：

• 台積電作為“軍火商”，具有跨客戶的中立性，是眾多設計公司實現量產的關鍵。
• 博通的封閉式方案效能最優，但面臨CSP對廠商鎖定的牴觸。
• 思科、輝達更傾向於與CSP合作定製，靈活性高。
• 中際旭創等模組廠商則轉型為光引擎供應商，為交換器品牌或白牌代工，有望在低成本環節佔優。

需注意，上述對比基於公開資訊，內部技術細節與真實量產良率未公開，實際競爭格局會隨標準演進和CSP策略動態變化。

11 風險

CPO產業化面臨的多維度風險不容忽視：

技術與生產風險

• 良率與可測試性：光電異質整合可能導致整體良率下降，而且光學測試成本高、耗時，KGD（已知良品晶片）策略尚未成熟。台積電在2025年技術會議上指出，CPO良率是當前最大瓶頸之一。
• 散熱失效：高密度雷射器陣列和電子晶片熱耦合可能引發波長漂移、功率下降。若散熱設計不足，失效率將遠超可插拔模組。
• 光纖管理複雜性：面板上的眾多光聯結器給現場部署帶來挑戰，易造成汙染、斷裂，增加運維成本。

商業與供應鏈風險

• 成本過早不降反升：若雷射器產能擴產延遲，CPO光引擎成本可能高企，使得可插拔800G模組在2027–2028年仍具價效比。
• 標準碎片化：OIF、Open Compute Project、CW‑WDM MSA等多團體並行，介面規範不統一可能導致廠商各自為戰，延緩規模效應。
• 供應鏈產能受限：CoWoS、InFO等先進封裝產能爭奪激烈，不僅CPO受益，AI加速器本身也需這些產能，可能出現擠兌。

市場與應用風險

• 可插拔模組的延續性創新：線性可插拔光學（LPO）、半CPO（Near Package）等技術或能延遲CPO的大規模採用。
• 客戶採納慣性：CSP對運維可熱插拔性的依賴度高，運維團隊接受CPO需要時間，可能導致匯入速度不及預期。
• 地緣政治影響：先進封裝技術高度集中，受出口管制影響，部分割槽域企業可能無法獲得最新技術。

以上風險都有可能造成CPO市場實際增長率低於前述預測。

12 誤讀糾偏

誤區一：“CPO很快會完全取代可插拔光模組” 現實：CPO只是光互聯的眾多方案之一，主要瞄準交換器內部及晶片間互聯等極限頻寬、低功耗場景。可插拔模組在速率靈活、維護便捷、標準統一等方面仍具優勢。兩者將在未來長期共存，形成“可插拔+LPO+CPO”的混合生態。Yole（2025）指出，到2030年，可插拔模組仍將佔據資料中心光模組市場的半數以上份額。

誤區二：“CPO技術已經成熟，可以隨便用” 現實：截至2026年6月，CPO仍處於由小批次試產到商用的爬坡期，僅個別頭部CSP進入試執行階段；標準化、互操作性、現場維護等生態遠未完善。大多數企業資料中心尚不需要也無力部署。

誤區三：“只要CPO做好了，就不需要再提升晶片工藝” 現實：CPO解決的是I/O瓶頸，並非計算能力本身。晶片自身製程最佳化和架構創新仍然是效能提升的核心。CPO是“倍增器”而非“替代物”。

誤區四：“所有CPO方案都是2.5D/3D封裝” 現實：近封裝光學也是CPO的廣義實現，博通和思科的部分方案即採用這種路徑。其散熱、維護優勢顯著，可能是大規模部署的第一波形態。

13 最新事件

梳理截至2026年6月公開可查的重要行業事件（來源：公司新聞、會議紀要、野村證券報告）：

• 2026年6月：台積電在其年度技術研討會上揭露，COUPE平台已通過主要客戶的可靠性認證，計劃第3季開始量產，並用於下一代3.2T交換器CPO光引擎。
• 2026年4月，OFC 2026：博通現場演示了基於Tomahawk 6交換晶片的51.2T CPO系統，功耗較可插拔方案降低近40%。中際旭創展示了第二版矽光微環調變器的CPO光引擎樣機，具備16通道200G能力。
• 2026年2月：思科宣佈與一家大型CSP簽署合作備忘錄，共同部署採用Acacia PIC的CPO交換器試驗網，預計2026年Q4投入試執行。
• 2025年12月：LightCounting釋出最新預測，將2029年CPO端口出貨量上調至300萬，理由是對AI叢集的預期更加樂觀。
• 2025年9月：OIF釋出首個CPO互操作性規範（OIF‑CPO‑01.0），定義了光學介面、管理介面及熱電介面的基線要求。
• 2025年3月，GTC 2025：輝達展示了面向下一代GPU的NVLink‑CPO原型，該原型基於台積電COUPE技術，實現GPU到GPU直接光學互聯，未公佈具體商業化安排。

以上事件表明，CPO在2026年從小批次轉向規模商用的拐點正在形成，但標準統一和大規模製造的挑戰依舊存在。

14 追蹤指標

投資者和產業觀察者可重點關注下列指標，以追蹤CPO產業化的實際進度與健康度（均為公開可得資訊，不構成投資建議）：

技術與產品里程碑

• 台積電COUPE/CoWoS CPO每月產出量（片/月），良率是否不斷提升。
• 博通、思科、輝達等頭部方案商CPO交換器/晶片的具體型號通過OIF合規認證的時間點。
• 主要光引擎廠商（如中際旭創、新易盛）取得CSP設計中標（design win）的公開揭露。

供應鏈訊號

• InP雷射器CW‑WDM陣列的報價及產能增幅（可從Coherent、Lumentum財報電話會獲取）。
• 上游OPC光纖陣列、封裝基板供應商營收的年增率增長，作為先行指標。
• 主要OSAT（安靠、日月光）光學封裝裝置資本支出計劃和實際投資。

需求端驗證

• 頭部CSP（微軟、Google、Meta、亞馬遜）在公開財報會議中關於CPO試執行和規模部署的具體表述。
• 交換器ODM（廣達、英業達、緯穎）接到51.2T CPO白牌訂單的行業報道。
• AI叢集建設規模：若出現百萬卡級叢集，則CPO需求確定性強。

標準化與生態進展

• OIF、CWF‑WDM MSA等標準組織新版本的釋出與採納情況。
• 支援CPO的熱插拔替代運維方案（如光背板、光纖快速對接板）的推出與應用。

財務與市場資料

• 上市公司分拆的光學互聯/CPO業務營收增長率（若可獲取）。
• 第三方機構（LightCounting、Yole、Omdia）每半年更新的預測資料，尤其注意滲透率預測的上修或下修。

對上述指標的持續追蹤有助於評估CPO產業化程序是否沿著樂觀情景發展。

15 信源

以下為本文參考的主要公開資訊與資料來源，供進一步研究和核實使用：

• Nomura Equity Research，“Photonics Renaissance: Mapping the AI‑driven optical opportunity”，2026年5月。
• OIF，“Co‑Packaging Framework Implementation Agreement”，OIF‑CPO‑01.0，2025年9月（官網可查）。
• LightCounting，“Mega Datacenter Optics Report and Forecast”，2025年12月版。
• Yole Group，“Co‑packaged Optics 2025 – Market and Technology Report”，2025年9月。
• 台積電技術研討會簡報（2026年6月，公開媒體摘要）。
• NVIDIA GTC 2025主題演講及展臺資料。
• Broadcom Inc.，2026年Q1財報電話會議記錄。
• Cisco Live 2026，產品演示新聞稿。
• Coherent Corp.、Lumentum Holdings Inc.，2025‑2026年季度財務業績公告。
• OFC 2026會後報告（OFC官網及媒體綜述）。
• 中際旭創（Innolight）2025年度報告及投資者關係公告。

（注：文中未標明具體出處的地方為綜合多份公開文件的行業共識描述或基於公開資料未見具體資料的表述。）