OCP CPO
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OCP CPO（Co-Packaged Optics，共封裝光學）是將負責光電轉換的“光引擎”與交換晶片/加速器晶片封裝在同一基板內的光互連下一代形態。它要解決的核心矛盾是：AI算力叢集對800G/1.6T及以上埠速率的需求激增，但傳統可插拔光模組的功耗、散熱與面板密度已逼近物理極限。CPO通過把電訊號傳輸路徑從數十釐米縮短至毫米級，換取功耗、頻寬密度和訊號完整性三個維度的質變。當前該技術仍處於“原型驗證與早期小規模部署”交叉期，大規模商業化的時間節點被行業普遍指向2026年以後。
3 分鐘產業解釋
把資料中心交換器想像成一棟寫字樓，傳統可插拔光模組就像每層樓的收發前臺——郵件到了先到前臺，再由人走樓梯送到各辦公室。當信件量（資料吞吐量）暴增，前臺排隊擁堵、樓梯間人滿為患、空調（散熱）也不夠用了。
OCP CPO的思路是：把收發前臺直接“嵌入”每個辦公室的牆體裡。光引擎（負責光電轉換的微縮“前臺”）被封裝到與交換晶片同一塊基板上，兩者距離從傳統方案的幾十釐米縮短到幾毫米，相當於晶片旁邊建了一條地下真空管道物流系統。
- 核心驅動力：生成式AI大型模型訓練需要數萬張GPU之間無阻塞通訊，單叢集對交換器埠速率和數量的要求從400G/800G向1.6T/3.2T加速演進。傳統可插拔方案在功耗/位元（pJ/bit）、面板埠密度、高速訊號完整性和系統散熱四個方面同步撞牆。
- 行業推手：OCP（Open Compute Project，開放計算專案）是全球最大的資料中心硬體開源社群，其下設的光互連專案組正在推動CPO相關參考架構和互操作標準的討論，包括板載光學聯結器規範與光纖管理架構。“OCP CPO”這一語境泛指OCP生態內討論的共封裝光學技術路徑，並不意味OCP是唯一的標準化組織——OIF（光互連論壇）、JEDEC也在不同層面參與其中。
- 過渡形態：在Pluggable與CPO之間存在NPO（近封裝光學），光引擎從交換器面板退回到主晶片附近的PCB上，距離縮短但仍不共封裝。NPO可視為降低技術跳躍風險的中間站。
技術原理
傳統可插拔光模組與CPO的分野在於光電轉換髮生的位置與交換晶片I/O埠之間的電訊號路徑長度。
傳統可插拔路徑
交換晶片 →（PCB上數十釐米長的銅走線 + 聯結器介面）→ 可插拔光模組內的DSP/驅動晶片 → 光器件（雷射器、調變器等）。
CPO路徑
交換晶片die與光引擎die集成於同一先進封裝基板（通常是2.5D矽中介層或高密度扇出型封裝），兩者之間通過微凸塊、矽通孔（TSV）或微米級超短互連完成電訊號傳輸，然後光引擎直接耦合光纖對外輸出。
**光引擎（Optical Engine，OE）**是CPO的技術心臟，通常由兩部分組成：矽光晶片（PIC）負責光域的調變、複用、探測和波導路由；電子晶片（EIC）集成了驅動電路、跨阻放大器（TIA）以及部分場景下的DSP功能。一個OE可同時承載8/16/32個高速通道。
封裝技術是落地關鍵。目前主流探索包括：
- 2.5D矽中介層：交換die與OE die並排放置在矽中介層上，通過微凸塊互連（代表：台積電COUPE方案、英特爾EMIB+矽橋方案）。
- 高密度扇出型封裝：以再分佈層（RDL）替代矽中介層，理論上物料成本更低，但互連密度尚不及中介層方案。
關鍵引數方向：
- 單通道速率：已從50Gbps/lane演進至100Gbps/lane，正朝200Gbps/lane邁進（對應OIF的CEI-224G和IEEE 802.3dj規範討論）。
- 介面型別：主要面向交換晶片（Switch ASIC）與AI加速器（XPU）的晶片間互連，典型參考標準為OIF的CEI-112G/224G。
- 光纖耦合：需要新型邊緣耦合或光柵耦合方案，以及隨之而來的光纖管理陣列（FA）和現場可插拔聯結器設計——這也是OCP標準化的重點領域之一。
關鍵引數
衡量CPO技術方案成熟度及其相對於傳統方案的價值，可從技術指標、商業指標和可靠性指標三個維度展開。
技術指標
- 單通道速率（Gbps/lane）：當前演示系統以100G/lane為主（8通道組合成800G），200G/lane被定為CPO規模化部署的關鍵速率節點；
- 總埠頻寬（Tbps）：單封裝體可以支援的總交換容量，如25.6T、51.2T甚至102.4T；
- I/O功耗（pJ/bit）：CPO核心賣點。當前可插拔方案功耗約20-30pJ/bit（含DSP），CPO目標指向5-10pJ/bit區間（光學互連論壇公開技術路線圖），但實測資料因具體實現差異較大，公開系統級對比資料尚不充分；
- 光耦合效率：取決於OE設計與光纖耦合方案，直接影響鏈路功率預算；
- 封裝體總熱功耗（TDP, W）：決定了系統散熱方案可行性。
商業指標
- 每位元成本（$/Gbps）：長期目標是顯著低於同速率可插拔方案，但現階段受限於OE良率和封裝成本，不具備成本優勢（公開資料未見廠商揭露具體可比數字）；
- 埠密度（埠/RU或埠/平方釐米面板面積）：理論上可突破QSFP-DD/OSFP模組的物理尺寸限制，達到現有面板密度的2-4倍；
- 供應鏈可獲得性：目前僅少數垂直整合廠商能提供樣品，第三方獨立OE供應商生態尚未建立。
可靠性指標
- FIT率（Failures In Time）：光引擎與交換晶片封裝後，任一光路故障可能導致整個封裝體報廢，因此OE的目標FIT率需遠低於可插拔模組（行業討論值在個位數FIT量級，尚無統一標準）；
- 服役壽命（年）：需匹配交換器/加速器的更換週期（通常5-7年），OE光源老化特性是關鍵。
技術路線對比
從產業落地節奏看，當前存在三條並行演進的技術路線，分別對應不同應用場景的時間視窗。
| 特性維度 | 可插拔光模組（Pluggable） | 近封裝光學（NPO） | 共封裝光學（CPO） |
|---|---|---|---|
| 光引擎位置 | 獨立模組，插在交換器面板 | 主機板上，緊鄰ASIC（PCB金手指） | 與ASIC封裝在同一基板內 |
| 電氣互連長度 | ∼100-300mm | ∼10-40mm | <5mm |
| 功耗（典型系統級） | 20-30 pJ/bit（含DSP，2024年業者估算） | 約15-20 pJ/bit（估算，公開對比資料有限） | 目標5-10 pJ/bit |
| 面板埠密度 | 受QSFP-DD/OSFP模組物理尺寸約束 | 突破面板約束，密度改善 | 密度最高，理論不受面板限制 |
| 熱管理難度 | 模組獨立散熱，系統級影響小 | 需在PCB層面協同散熱 | 光電熱緊密耦合，難度最高 |
| 可維護性 | 模組熱插拔即換即用 | 需整板維修 | 封裝體整體更換，運維成本高 |
| 標準化/生態 | MSA成熟體系（QSFP-DD、OSFP等） | OCP探討中，OIF參與 | 早期，由晶片廠+雲端廠聯盟推動 |
| 當前成本（可比速率） | 成本最佳化充分，規模效益明顯 | 較可插拔溢價，具體數字未見公開 | 極高，受限於良率與測試成本 |
| 典型速率場景 | 400G/800G，2025年為主流 | 800G/1.6T過渡期探索 | 1.6T/3.2T，目標2026+ |
路線共存判斷：三種形態將在不同場景分層共存——Pluggable覆蓋傳統資料中心和園區互聯；NPO可能作為CPO的技術和供應鏈熱身；CPO初期聚焦超大規模AI訓練叢集內51.2T/102.4T交換場景。
上游
CPO供應鏈正從垂直一體化走向初步分工，但仍高度集中在少數擁有“晶片+封裝+光子學”綜合能力的廠商手中。
- 光晶片與材料：連續波雷射器（CW-DFB雷射器）、外接雷射源（ELS，External Laser Source）方案之爭是上游焦點。ELS把雷射器從OE中解耦、放置在封裝體外側，可緩解散熱壓力和光源失效風險，當前被英特爾、Ayar Labs等視為重要技術方向。InP雷射器供應商包括Lumentum、Coherent（II-VI）、三菱電機等（基於各司公開產品線，2024年）。矽光PIC代工方面，格芯（GlobalFoundries）、台積電（矽光工藝平台）、Tower Semiconductor等提供矽光MPW或定製流片服務。
- 電晶片：驅動晶片（Driver）、跨阻放大器（TIA）傳統由MACOM、Semtech等提供。但CPO趨勢下DSP功能存在“歸邊”可能——部分交換晶片廠商（博通、Marvell）將DSP整合進主晶片，這將改變供應商格局。
- 先進封裝材料與中介層：矽中介層（Silicon Interposer）、有機基板（ABF）、高密度RDL介質材料、底部填充膠、熱介面材料（TIM）等。核心供應商包括台積電（CoWoS-S）、英特爾（EMIB）、三星（I-Cube/H-Cube）、日月光（FOCoS，2023年公開技術文獻）、安靠（Amkor）等。中介層成本和產能是現階段瓶頸之一。
- 光纖陣列與聯結器：高密度FA（Fiber Array）、擴束型聯結器、板載光學盲插聯結器是CPO系統級裝配的關鍵。住友電工、Molex、US Conec、Senko等廠商均有版面配置（基於OFC/OCP峰會展示，2023-2024年）。
下游
- 超大規模雲端廠商：Google、微軟、Meta、亞馬遜AWS是CPO技術和產品的核心需求拉動方。它們的資料中心內部東西向流量（約佔DC總流量70%以上，Cisco全球雲端指數2021年報告）驅使交換容量不斷翻倍。部分超大規模廠商直接參與CPO架構定義甚至自研OE，與晶片和光器件公司形成深度聯合開發關係，商業模式可能會越過傳統網路裝置商。
- 網路裝置商：思科（通過收購Acacia+Luxtera整合矽光能力）、華為海思、Arista等在交換系統中整合CPO技術。思科已於2024年公開展示51.2T CPO交換器（基於公開新聞稿），華為海思在矽光CPO方向的專利版面配置超百件（截至2024年公開檢索資料）。
- AI/HPC系統場景：輝達的GPU叢集（NVLink互連）和GoogleTPU叢集是目前CPO短中期最明確的用武之地。此類場景對頻寬密度和功耗敏感度極高，且運維模式容許封裝體級更換策略。
- 終端應用形態：初期以葉脊架構（Leaf-Spine）中的Spine層51.2T/102.4T交換器為主，後續可能滲透到Leaf層甚至AI加速器板級互連（如NvLink之間的光互連替代），但後者的時間線更加靠後（行業預測約2028年以後）。
受益公司
當前CPO產業鏈尚處“版面配置預期”階段，按角色分層如下（僅列明基於公開資訊的版面配置事實，不構成任何投資評判）。
- 全面版面配置型巨頭：博通（Broadcom），在交換晶片（Tomahawk/Jericho系列）、矽光OE（2023年展示Bailly 51.2T CPO原型）、先進封裝合作（台積電CoWoS）三條線上均有深度積累，是少數能提供全棧方案的公司之一。英特爾（Intel），依託矽光子平台+EMIB封裝+至強及IPU晶片能力，2024年展示OCI（Optical Compute Interconnect）chiplet原型。
- 擁有矽光平台的交換/晶片廠商：思科（Cisco），通過收購Acacia和Luxtera獲得垂直矽光能力，2024年推出51.2T CPO交換器。Marvell，DSP/交換晶片+矽光平台版面配置逐漸完整。華為海思，在矽光晶片和CPO領域專利積累較多，量產進展較少公開揭露。
- 光模組/光引擎轉型廠商：中際旭創（2023年財報揭露CPO相關研發專案）、新易盛、光迅科技、天孚通訊等國內頭部光模組公司均已在年報或公開說明中提及CPO/NPO相關預研和OE板級能力儲備，但截至2025年尚未形成規模營收。海外方面，Coherent（II-VI）（具備InP雷射器+矽光OSA能力）、Lumentum（雷射器源+收購Cloud Light強化資料中心版面配置）也在積極探索OE供應角色。
- 先進封裝代工方：台積電（CoWoS+LSO/COUPE矽光平台，2024年北美技術研討會公開資訊）、英特爾代工服務IFS（EMIB+矽光工藝）、日月光、**安靠（Amkor）**提供封裝整合能力。
- 關鍵子系統/材料：Ayar Labs（獨立OE chiplet供應商，2023年獲HPE、輝達投資）、住友電工（光纖陣列/聯結器）、Molex（CPO連線系統）、芯源科技（Monolithic Power Systems） 等電源管理晶片廠商（CPO需高精度供電）。
市場規模
CPO市場規模測算受限於“商用起點”的不確定性，不同研究機構給出的數字差異較大，但均指向“2026年前後開始放量、2030年左右形成數十億美元級市場”的方向。
- LightCounting（2024年10月報告）：預測CPO端口出貨量將在2027年達到約10%的高速光互連埠份額（口徑為800G及以上速率），對應市場規模約8-12億美元（機構自身估算範圍）；2030年有望超過35億美元。
- Dell’Oro Group（2024年7月《資料中心交換器五年預測》）：預計具備CPO選項的高階交換平台出貨在2027年首次達到有意義量級（>交換器埠的1%），具體金額未揭露。
- Yole Intelligence（2024年《Silicon Photonics》報告）：預測矽光模組（含CPO及其他形態）整體市場在2028年約為28億美元，CPO在其中佔比當時估計還在爬坡（10%-15%佔比，機構估算）。
制約滲透率的關鍵變數：2025-2026年OE良率提升曲線、ELS光源可靠性資料積累、光纖現場聯結器標準收斂進度、以及雲端廠商對“可維護性vs深度整合”的內部採購決策評估。若上述變數整體趨向積極，2030年CPO滲透率可望在高階加速器互聯市場中達到20%-30%（LightCounting樂觀情景假設）；若進展受阻，則或維持在10%以內。
玩家對比
選取在CPO價值鏈上有明確公開版面配置動作的四家廠商進行維度比較（基於各司截止2025年初的公開資訊）。
博通（Broadcom）
- 矽光OE能力：自研Bailly CPO引擎（2023年釋出）；與台積電合作利用CoWoS封裝；
- 交換晶片能力：Tomahawk 5/Jericho3-AI等51.2T產品族；
- 商業模式：晶片+OE+參考設計，面向OEM/ODM與雲端廠白牌；
- 公開進展：2023年CPO系統演示，2024年宣佈送樣，暫未揭露商用發貨。
英特爾（Intel）
- 矽光OE能力：源於20年矽光子研發積累；2024年展示OCI chiplet，支援4Tbps光互連；
- 計算/封裝能力：自研至強+IPU+EMIB 2.5D/3D封裝；IFS提供代工；
- 商業模式：CPU+光互連chiplet組合，未來可能開放獨立OE chiplet；
- 公開進展：OCI在2024年OFC展示原型，未揭露量產時間表。
思科（Cisco）
- 矽光OE能力：通過Acacia+Luxtera整合獲得；Acacia強在相干光引擎，矽光PIC技術可複用；
- 系統整合能力：Nexus/Silicon One系列交換器+光學垂直到晶片；
- 商業模式：向客戶銷售整合CPO交換器的完整系統；
- 公開進展：2024年公開展示51.2T CPO交換器，宣稱功耗效率優於可插拔方案（未揭露具體對比數字和測試條件）。
中際旭創（國內）
- 光模組傳統優勢：在800G可插拔光模組市場份額領先（LightCounting 2024年模組市場報告），液冷模組有出貨；
- CPO版面配置：2023年年報揭露CPO/NPO研發專案，參與OCP工作組討論；公開資料指出具備精密光纖陣列耦合和封裝能力；
- 產業鏈位置：尚未公開自研矽光晶片或OE的商業化產品，外界普遍視為潛在OE整合商或供應商；
- 公開進展：暫無CPO產品商用發貨資訊。
維度彙總：博通與英特爾走“晶片+光引擎+生態授權”半開放路線；思科走垂直閉環；國內模組龍頭現階段以可插拔為主體、CPO為版面配置方向。跨維度比較可看到：矽光晶片能力、先進封裝可獲得性、以及與大客戶的協同設計深度，構成核心差異點。
風險
技術風險
- OE良率與成本：矽光PIC與EIC在2.5D/3D封裝中同時滿足光學、高速電學、熱機械三重要求的良率尚在爬坡中。行業對OE+KGD（Known Good Die）測試成本的評估差異較大，尚未形成公認的成本模型；
- 光源可靠性：ELS方案雖可規避OE內雷射器過熱問題，但外接光源的長期老化資料與FIT率尚未積累充分。若光源FIT率過高，運維成本可能超預期；
- 光纖聯結器：CPO系統的現場光纖耦合和清潔難度高於可插拔方案，在資料中心運維環境中可能導致鏈路故障率上升。
商業風險
- 標準化滯後：目前CPO的光纖聯結器、OE管理介面、熱管理機械規範尚未形成跨廠商互操作標準，可能導致早期部署鎖定於單一供應商方案；
- 供應鏈鎖定與切換成本：一旦選擇某家CPO方案，交換ASIC與OE深度耦合導致更換供應商成本極高，削弱下游客戶議價能力；
- 可插拔方案的持續升級：LPO（Linear-drive Pluggable Optics，線性驅動可插拔光模組）和LRO（Linear Receive Optics）等簡化方案不斷出現，以更低的架構跳躍成本爭奪超高速互連方案席位，可能拖慢CPO滲透速度；
- 資本支出節奏：若雲端廠商AI算力投資出現週期性放緩，CPO大規模驗證和部署的節奏也將推遲。
誤讀糾偏
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誤讀一：“CPO將迅速全面取代可插拔光模組。” 糾偏：兩者將長期共存。可插拔光模組在方案靈活性（支援多代速率混插）、故障快速隔離可維護性、多供應商競爭和成本效益上，仍然在中短距DCI、企業網和電信市場上不可替代。CPO初期將僅僅聚焦於對功耗和密度最敏感的那一部分超算/AI叢集內的短距高速互連，不構成對整體光模組市場的“替代”，更可能是一個增量高階層。
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誤讀二：“CPO只是一個更近的光模組。” 糾偏：這是把系統範式的轉移誤讀為物理整合。CPO改變了晶片-封裝-光學的設計方法學，要求交換晶片設計者、封裝工程師、光子學工程師和系統散熱團隊在專案啟動之時就協同設計（Co-design），而不是可插拔時代“各自做、最後整合”的序列模式。它引入了全新的故障管理模型（封裝體整體更換而非模組級熱插拔），也重新定義了光路測試和製造測試流程。簡單說，它不是“更小的光模組”，而是“光與電在設計之初就不曾分開”的範式。
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誤讀三：“OCP已經制定了CPO的完整標準。” 糾偏：OCP在光互連工作組的架構下正積極推進面板聯結器、光纖管理和部分模組化規格的討論，但目前尚未有最終批准、被產業廣泛採用的“CPO full standard”（截至2025年初，以OCP官網公開文件狀態為準）。實際產品仍多采用供應商私有定義與OCP草案展望相結合的方式推進。標準成熟度仍是決定CPO能否跨入規模部署的“卡脖子”因素之一。
最新事件
（以下事件基於截至2025年上半年的公開資訊；時間段集中在2023-2025年）
- 2023年3月（OCP Regional Summit）：博通展示基於Tomahawk 5的Bailly CPO系統，實現51.2T交換容量，板上光互連採用可盲插光纖聯結器，為當時公開演示中最高整合度的CPO原型。
- 2023年10月（OCP Global Summit）：英特爾闡述其“光學互連chiplet”（後品牌化為OCI）的策略路線，主張將CPO能力拆分為獨立的chiplet，與CPU/XPU在不同節點上靈活組合。
- 2024年4月（OFC 2024）：英特爾首次公開展示OCI chiplet實物原型，支援雙向4Tbps（64×64Gbps）光I/O，傳輸距離目標>100m。同場論壇上Ayar Labs展示其獨立光I/O chiplet在FPGA/GPU平台上的互連演示。
- 2024年6月：思科Live!大會上，思科釋出其首款面向AI資料中心Leaf-Spine應用的51.2T CPO交換器，並宣佈於2024年底向選定客戶出貨（新聞稿，具體商用發貨時間與批次尚未揭露）。
- 2024年10月（OCP Global Summit）：OCP光互連專案組更新了“Co-Packaged Optics”工作草案，針對ELS光源的機械介面、盲插光纖聯結器公差和熱管理架構徵集產業反饋。NPO與CPO之間的模組定義邊界也在當次峰會上被進一步討論。
- 2025年初：台積電在技術研討會上公開COUPE（Compact Universal Photonic Engine）矽光平台規劃，聲稱將在2025-2026年試產，目標是將OE封裝與CoWoS流程深度整合（2025北美技術論壇公開簡報，無具體試產數字）。
- 公開監測點：LightCounting 2025年第一季度報告判斷CPO仍然處於“送樣驗證與小批次驗證階段”，尚未跨入規模商用（截至報告發布期2025年4月）。
追蹤指標
投資者與產業觀察者追蹤CPO產業化節奏可建立以下指標清單，逐季更新：
- 標準化節點：OCP、OIF、JEDEC是否有CPO相關正式規範被批准或進入公開評論階段。標準凍結是規模商用的前置訊號。
- 雲端廠商TCO宣告/部署計劃：Google、Meta、微軟、亞馬遜等在其基礎設施部落格/技術論文中公開談及CPO試點專案的範圍與初步結果。
- 晶片廠送樣/量產公告：博通、英特爾、Marvell等核心矽光/交換廠商關於CPO產品從“展示”到“送樣”再到“批量出貨”的正式里程碑宣告。
- OE封測產能建設：台積電COUPE、日月光FOCoS、英特爾EMIB試驗線的產能規劃及客戶認證進度。
- 子系統供應鏈：住友電工、Molex、Senko等的光纖聯結器能否報出百萬級年產能規劃；外接光源（ELS）供應商（Lumentum等）的可靠性資料更新。
- 競爭路線LPO/LRO滲透率：若LPO（線性驅動可插拔）在800G/1.6T層級滲透率超預期（以LightCounting模組出貨資料為準），可能成為延遲部分場景CPO部署的對沖訊號。
- 每位元功耗標杆資料：關注頂級會議論文或廠商白皮書中所釋出的“系統級可對比功耗資料”，而非僅晶片級pJ/bit宣告；比較時應辨明是否含DSP、含面板光連線損耗。
- 專利與人才流動：矽光CPO領域三方專利（中/美/歐）申請數量與頭部公司招聘崗位方向變化（產業熱度的領先指標，需定期統計多源資料）。
信源
- OCP官方網站（www.opencompute.org）“Optical Interconnect”專案工作組頁面和wiki：獲取最新草案、聯結器規範及峰會演示材料。
- LightCounting《Co-Packaged Optics Report》（2024年10月版）及季度市場更新：提供CPO出貨預測與市場結構分析。
- Dell’Oro Group《Datacenter Switch Five-Year Forecast》（2024年7月）：高階交換平台CPO滲透率預測。
- Yole Intelligence《Silicon Photonics 2024》：矽光子晶片及CPO市場空間模型。
- 英特爾、博通、思科等公司官網技術白皮書及OCP Global Summit公開演講材料（2022-2024年）。
- IEEE/OSA期刊與OFC、ECOC會議論文關於矽光引擎、ELS光源、先進封裝互連及CPO系統設計的最新研究。
- Ayar Labs、Lumentum、Coherent（II-VI）等關鍵部件供應商的公開技術資料與公告。
- 中際旭創、光迅科技等國內上市公司年度報告中關於研發專案與版面配置的揭露（定期報告及交易所公告，2022-2024年）。
- 台積電、日月光等代工廠關於先進封裝與矽光平台的技術研討會公開簡報（2024-2025年）。
- Cisco《Global Cloud Index》及超大規模雲端廠商基礎設施部落格（如Google Infrastructure、Meta Engineering Blog）：提供資料中心內部流量結構背景。
注：本頁面所有財務資料、市場份額、產能數字均力求標註年份與口徑來源。未明確標明來源的市場預測為行業公開討論的綜合共識方向，具體商業產品規格及公司戰略請以各公司官方公告為準。本文不構成任何投資、買賣建議或未來漲跌預測。