AI 算力引爆光互联革命!CPO 成终极方案,硅光子产业链迎来黄金拐点

2026 年被业内定义为CPO 产业化元年，随着英伟达新一代 CPO 交换机正式量产、台积电 COUPE 技术完成全流程落地，曾经停留在概念阶段的光电共封装技术，正式从试点走向大规模商用。作为 AI 与超算高密度互连的终极方案，CPO 不仅将重塑光模块行业，更带动硅光子产业链迎来历史性拐点。本文结合行业研报，深度拆解 CPO 技术逻辑、台积电核心平台、产业规模、技术路线及产业链机遇。

前言：传统光模块遇瓶颈，CPO 成为行业终极选择

随着 AI 大模型、超算集群高速发展，网络带宽、传输密度、时延与可靠性的要求持续攀升，传统交换机面板可插拔光模块的性能逐渐触及物理极限。在此背景下，CPO（光电共封装） 成为全球光通信行业公认的最优解。

CPO 核心逻辑是将光引擎（OE）与交换芯片 ASIC 进行共基板封装，相比传统方案，可实现更低时延、更高带宽密度、更优能效比，完美匹配 AI 算力集群、大型数据中心的高速互联需求，也是未来光互联技术的核心发展方向。

CPO 的崛起，直接盘活了沉寂多年的硅光子（SiPh）产业。过去硅光子技术依托 CMOS 工艺实现光电器件集成，长期停留在小批量定制阶段，缺乏大规模落地场景；而 CPO 成为硅光子规模化量产的刚需载体，整个产业链正式迎来发展拐点。按照行业节奏，伴随英伟达 Spectrum-X 硅光技术在 2026 年 6 月全面量产，2027 年将成为 CPO 规模化部署的关键年份。

一、拆解硅光子全产业链：四层架构覆盖材料到系统

完整的硅光子产业链可划分为材料、核心器件、代工封测、系统模块四大层级，环环相扣，构成 CPO 产业的底层支撑：

材料层（底层基础）：包含热界面材料、底部填充材料、玻璃芯基板、紫外胶等，是保障器件良率与稳定性的前提；

有源 & 无源器件层（核心核心）：涵盖波导、光纤、激光源、微环调制器、光电探测器、光栅耦合器等光学与电学核心部件，决定产品性能上限；

代工制造与封测层：包括光学封装、光 / 电芯片测试、耦合封装等，是技术落地量产的关键环节；

系统模块层（终端应用）：以 CPO 光引擎、CPO 交换机芯片模组为核心，直接面向数据中心、AI 集群等终端场景。

以英伟达 Spectrum-X CPO 交换机为例，其量产过程集结了全球多家龙头企业：台积电负责硅光芯片制造，日月光提供封装测试，国内天孚通信供应激光芯片，富士康完成系统组装，形成了全球化协同的成熟供应链体系。

二、市场规模预测：2027 年突破 50 亿美元，出货量迎来爆发

根据 LightCounting 2026 年 4 月最新预测，全球 1.6T CPO 产品的出货与市场规模将迎来陡峭增长：

发展阶段划分：2023-2026 年为技术导入期，产品以试点部署为主，出货量近乎为零；2027 年正式进入大规模放量阶段；

出货量预期：2029 年 1.6T CPO 产品出货量从此前预测的 200 万个上调至 900 万个，2031 年进一步上调至 1300 万个；

市场空间：CPO 整体市场规模 2027 年有望突破50 亿美元，2030 年增长至 150 亿美元，行业长期高增长确定性较强。

三、技术核心：从 2D 到 3D 集成，台积电 COUPE 平台领跑行业

当前 CPO 光引擎（由 PIC 光子集成电路 + EIC 电子集成电路组成）已形成完整的集成技术谱系，从早期 2D 封装逐步向 2.5D、3D 异质集成、3D 单片集成迭代，集成度越高，功耗、时延、带宽表现越优异。

在众多技术方案中，台积电 COUPE（紧凑型通用光子引擎）平台凭借领先的 3D 异质集成技术占据行业龙头地位，也是本次 CPO 产业化落地的核心驱动力。

1. COUPE 平台核心架构

台积电采用 SoIC-X 3D 堆叠技术，将 7nm 及以上先进工艺的电子集成电路（EIC），直接堆叠在 65nm SOI 硅光工艺的光子集成电路（PIC）上方，通过铜 - 铜混合键合实现互连，将信号路径从毫米级缩短至微米级，是仅次于 3D 单片集成的最优走线方案。

2. 全流程制造解决方案，良率与性能双保障

为实现规模化量产，台积电搭建了覆盖晶圆加工、工艺管控、测试验证的全流程体系：

采用光学邻近校正（OPC） 技术，补偿光刻、刻蚀产生的图形畸变，单晶圆线宽偏差控制在 2 纳米以内，大幅提升器件良率与一致性；

全流程实时监控线宽、膜厚、光电参数，形成 “生产 - 测试 - 优化” 闭环反馈；

配套完整的 COUPE PDK（工艺设计套件），提供全品类有源 / 无源光器件库，降低光子芯片设计门槛。

3. 核心器件性能亮眼

COUPE 平台研发的各类硅光器件，各项指标均达到行业顶尖水平：

无源器件：覆盖 1290-1330nm 主流波长，纯硅光栅耦合器峰值损耗低至 1.3dB，氮化硅波导传输损耗低至 0.14dB / 厘米；

有源器件：锗光电探测器响应度达 1.0A/W，3dB 带宽约 110GHz；微环调制器可实现 63-76GHz 超高速调制；双微环谐振器串扰优于 20dB，适配高密度波分复用场景。

四、技术路线三步走，巨头客户持续绑定

台积电为 COUPE 平台制定了清晰的迭代路线，产品性能、集成度逐年升级，功耗与时延持续优化：

第一阶段（2025 年）：基于 OSFP 封装的 1.6Tbps 可插拔光模块，采用倒装键合工艺，作为技术基准；

第二阶段（2026 年）：依托 CoWoS 中介层技术打造 6.4Tbps CPO 方案，光引擎直接集成在交换机基板上，功耗降低 2 倍，延迟降低 10 倍，英伟达 Spectrum-X、博通 Tomahawk 6 交换机均采用该方案，目前已实现量产；

第三阶段（2026 年后）：探索 12.8Tbps 光学引擎，将光引擎集成至 XPU（AI/CPU/GPU）中介层，实现芯片级光互联，功耗与延迟将再度大幅下降。

目前台积电 COUPE 平台已深度绑定两大全球标杆客户：英伟达与博通。2026 年 6 月英伟达 Spectrum-X 正式量产，博通新一代 CPO 交换机也同步搭载 COUPE 光引擎，标志着该技术路线获得全球头部厂商认可。

五、产业格局与国产机遇：硅光转向标准化，国内产业链迎突破窗口

全球 CPO 赛道已形成多元竞争格局：台积电、英伟达处于第一梯队，博通、英特尔、Marvell、三星、格芯等企业持续加码研发，行业技术百花齐放。

行业最大的变化在于：硅光子产业正从碎片化定制研发，全面转向标准化代工量产模式。这一转变大幅降低了行业准入门槛，也为国内企业带来历史性机遇。国内硅光材料、有源 / 无源器件、PDK 设计、集成测试、光模块、光芯片等领域的优质企业，有望逐步切入英伟达、台积电全球供应链，加速硅光子技术的国产化验证与量产落地。

国内核心产业链标的梳理

光模块 & CPO/NPO：中际旭创、新易盛、天孚通信、华工科技、光迅科技；

光芯片：源杰科技、东山精密、仕佳光子、长光华芯；

OCS 配套：腾景科技、福晶科技、矩光科技、德科立；

CPO 专用设备：联讯仪器、罗博特科。

六、风险提示

产业发展过程中仍存在多重不确定性，需要持续关注：CPO 技术路线存在碎片化风险；行业订单落地节奏可能不及预期；传统光模块产能过剩或引发价格下行；全球供应链及地缘政治也会对产业发展造成扰动。

结尾结语

AI 算力浪潮席卷全球，高速互联成为算力集群的 “血管”，而 CPO 就是这条血管的核心骨架。从技术试点到巨头量产，从定制化研发到标准化代工，2026 年无疑是 CPO 产业的分水岭。

台积电 COUPE 平台凭借领先的 3D 集成技术站稳龙头，海外巨头生态逐步成型，而国内硅光产业链也迎来了从零部件到系统全面突破的黄金时期。未来数年，CPO 市场规模将持续高速扩张，一场横跨光通信、半导体、算力基础设施的产业变革，已然拉开序幕。

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