CPO 共封装光学:AI 大模型的下一代光速底座

QUOTE

当算力撞上带宽天花板，AI 大模型的下一代战场不在硅里，而在一束光。

—— AI观潮君

本文看点

PART 01

CPO 是什么

从概念到原理

PART 02

NPO vs CPO

过渡 vs 终极

PART 03

AI 撞上 CPO

带宽·功耗·密度

PART 04

三家厂商

英伟达/博通/锐捷

PART 05

产业链

国产替代机会

PART 06

三年节奏

从出货到主流

FINAL

写在最后

观察者看什么

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最近一个月，光通信圈最热的词只有一个：CPO。英伟达把首款 CPO 交换机交付给 AI 云服务商 Lambda，单机架省电 3000 瓦；博通发布 CPO 交换机 ASIC 路线图；锐捷在国内率先推出 CPO + 液冷交换机。三家头部厂商同时按下快进键，背后的信号非常清晰——可插拔光模块的时代，开始倒计时。

但对大多数人来说，CPO 仍然是个陌生的术语。它不是某项参数升级，而是 AI 算力产业链从电互联走向光互联的一次结构性拐点。这篇文章用尽量接地气的方式，一次讲清：CPO 到底是什么、AI 训练为什么离不开它、谁在布局、产业链上有哪些国产机会。

— 图 1：传统可插拔光模块 vs CPO 共封装光学。差距来自光引擎与 ASIC 之间的距离。

DEFINITION

CPO 到底是什么

CPO 全称 Co-Packaged Optics，中文叫「共封装光学」。它的核心思路是：把光引擎和交换芯片封装在同一个基板或中介层上，让光器件与电芯片的距离压缩到毫米级。相比传统可插拔光模块，电信号传输路径大幅缩短。

先看清传统方案为什么吃力

传统数据中心里，光模块插在交换机面板上，ASIC 芯片在机箱深处。光信号进来后，先在模块里转成电信号，再通过一段较长的 PCB 走线送到 ASIC。这段走线就是问题所在：距离越长，信号衰减越严重。800G 以上的高速互连，PCB 走线已经接近物理极限。

CPO 做的事情很朴素：把光的入口，从远端面板搬到硅芯片身边。

带来的收益非常直接：

CPO 三大硬指标收益

功耗骤降

传统可插拔模块需要 DSP（数字信号处理器）做信号补偿，英伟达 CPO 直接移除了 DSP，单机架省电约 3000W——按全年满负荷算约 2.6 万度电，相当于普通家庭约十年的用电量。

带宽密度暴涨

光引擎直接贴近 ASIC，单台交换机可实现 51.2T、102.4T 甚至 400T 级别的吞吐量，单位体积内的带宽密度比传统方案高出近一个数量级。

链路损耗骤降

英伟达官方数据：CPO 方案的链路损耗从可插拔时代的约 20dB 降到约 4dB，这让 1.6T 及更高速率互连真正具备了工程可行性。

一句话总结：CPO 不是把光模块做得更亮，而是把光模块直接「贴」到芯片旁边，从根本上改变了数据中心网络的物理结构。

NPO vs CPO

不止 CPO：NPO 才是当下主流

很多人只听到 CPO，但其实行业中并行着另一条路线：NPO（Near Package Optics，近封装光学）。它和 CPO 是同一族技术，但走了完全不同的工程路线——一个是过渡形态，一个是终极形态。

三者的工程差别

Pluggable 可插拔（传统方案）

光模块插在交换机面板上，通过一段较长的 PCB 走线连接 ASIC。电信号路径最长、功耗最高，这是要被替代的旧方案。

当前主流 800G、1.6T 可插拔光模块分为两类，除传统带 DSP 补偿的方案外，还有 LPO 线性直驱改良模块；LPO 保留面板插拔形态，移除 DSP 芯片降低整机功耗，仍属于传统插拔架构，不属于 NPO、CPO。

NPO 近封装光学（过渡形态）

光引擎与交换芯片分开装配在同一块 SLP 基板上，2D 水平封装，通过 Socket 插入 PCB。相比 Pluggable，电气距离大幅缩短；但仍然可以单独更换光引擎，可维护性强。

CPO 共封装光学（终极形态）

通过 2.5D / 3D 封装（TSV 硅穿孔 + CoWoS 中介层），把光引擎和交换芯片做成一体化封装。光电转换距离芯片 I/O 仅 1-2 毫米，功耗可降 70%。代价是：不可维护、严重依赖台积电 CoWoS 产能。

一张表看清差别

维度	Pluggable（传统）	NPO（近封装）	CPO（共封装）
封装方式	独立面板模块	2D 水平封装	2.5D / 3D 一体化
电气距离	最长(厘米级别)	3~25mm	毫米级（1-2mm）
可维护性	✅ 可热插拔	✅ 可单独更换光引擎	商用机型配外置 RLM 可插拔激光源；早期无模块化样机整机更换
功耗改善	基准	降低 30%~40%	降低 40%~70%
成熟度	成熟	国内智算批量落地	样机 / 小批量

早期无模块化 CPO 整机故障需整机更换；当前英伟达、锐捷商用级 CPO 采用外置 RLM 可插拔激光模块，核心光损耗器件可单独现场替换，大幅降低运维成本。

现在我们可以看到行业共识：Pluggable 是基础，NPO 是过渡，CPO 是终极。三者不是替代关系，而是工程路径上的不同阶段。

两大路线，对应不同厂商与场景

行业头部厂商全部采取「NPO 落地商用、CPO 技术储备」双线并行策略，并非单一技术路线：

NPO 近封装（国内当前交付主力）：华为、华工科技、光迅科技、锐捷、新华三，适配存量 IDC 改造、国内千卡国产化算力集群；
CPO 共封装（远期超算方案）：英伟达、博通、中际旭创、新易盛，面向海外万卡级超大 AI 集群、3.2T 以上超高带宽场景。锐捷、华为、新华三统一打法：对外展出 51.2T CPO 样机抢占技术高地，对内依靠成熟 NPO 方案落地客户批量订单。

一句话看清厂商策略：锐捷、新华三、华为当下都是「CPO + NPO 双线并行」——对外用 CPO 样机展示抢技术高地，对内靠 NPO 方案落地客户订单。

AI DEMAND

AI 训练为什么撞上 CPO

大模型不是单卡就能跑的。一份 GPT-4 级别的训练任务，公开报道使用约 25000 张 A100。这种规模的并行计算，网络早就不是配套，而是命门。传统电互联在三个层面撞上了墙。

— 图 2：AI 算力撞上的带宽、功耗、密度三道墙。

拆开讲这三道墙

带宽墙

模型参数量翻一倍，卡间通信带宽基本要翻四倍（张量并行的通信量随维度线性增长）。800G 光模块刚刚普及，1.6T 已经在路上，传统电互联在 800G 以上几乎触顶，光互联是唯一能继续往上走的路径。

功耗墙

一个万卡 GPU 集群里，网络互联功耗占总能耗的30%-40%——其中 DSP 的功耗占大头。CPO 直接砍掉 DSP，省下的不仅是电费，还有散热、机房空间和制冷系统的连锁开销。

密度墙

交换机面板空间是有限的，可插拔模块再怎么做小巧，也有物理尺寸。51.2T、102.4T 交换机的端口密度需求，传统模块已经塞不下了。CPO 把光引擎挪到芯片基板，正好腾出面板空间。

当 GPU 算力每年翻倍时，网络不能原地踏步。CPO 是大模型从『能训练』走向『能高效训练』的硬条件。

PLAYERS

三家头部厂商同时按下快进键

CPO 不是某一家公司的独角戏，而是全球光通信产业链的共同方向。今年最具代表性的三家厂商动作，值得一一拆解。

— 图 3：英伟达 CPO 产品路线图。

英伟达：AI 算力霸主亲自下场

Spectrum-X Photonics（以太网线）

主攻通用 AI 云数据中心，今年下半年陆续推出。旗舰配置可达512×800G，总吞吐 400 Tb/s，目标客户是 hyperscaler（超大规模云厂）。

Quantum-X Photonics Q3450-LD（InfiniBand 线）

去年下半年上市，单机 115.2T，Lambda 是首批客户。单机架省电 3kW的官方数据，正是来自这款产品的实测。

供应链：康宁、鸿海齐入局

今年 5 月，英伟达宣布向康宁投资最高 32 亿美元，在美国新建三座光纤工厂，光纤产能提升 50% 以上；同月，鸿海（富士康）提前交付全光 CPO 交换机机柜，预计今明两年累计出货超 5 万台。英伟达押注的不只是一款产品，而是 CPO 时代的整套供应链。

博通：老牌 ASIC 巨头发路线图

博通是全球交换机 ASIC 的传统霸主。今年它正式发布 CPO 交换机 ASIC 路线图，目标直指51.2T / 102.4T 级别的高端数据中心交换机。这意味着 CPO 不再是英伟达的独门武器，主流 ASIC 厂商全部入场。

锐捷网络：国产 CPO 先行者

在国产侧，锐捷网络去年9月率先推出国内首款 CPO + 液冷交换机，把光互联与液冷散热一起端出来。这件事的产业意义在于：国产厂商不再只是「跟随者」，在 CPO 这种前沿方向上，已经能和国际巨头同期甚至更早推出产品。

从英伟达、博通到锐捷，三家厂商的同时动作释放了一个明确信号：CPO 已经从 PPT 阶段进入工程交付阶段。

SUPPLY CHAIN

产业链：四层结构与国产替代机会

CPO 不是一家公司能做完的。从一颗激光器到一台交换机出货，整条产业链大致分四层。每一层都有自己的技术难点，也都有国产玩家的位置。

— 图 4：CPO 产业链四层结构（光器件 → 光引擎 → 模块封装 → 整机）。

逐层看国产机会

第一层 · 光器件（激光器、调制器）

CPO 需要外置激光器（ELS）供电，国际供应商主要是 Lumentum、Ayar Labs。薄膜铌酸锂调制器是下一代高速光器件的关键。国产代表：源杰科技、长光华芯、仕佳光子、永鼎股份、纳芯微。这一层国产替代空间最大，也是国内光器件公司重点突破方向。

第二层 · 光引擎 / 硅光芯片

负责光-电互转。英伟达 Quantum-X 用的是 7nm EIC + 65nm PIC 混合键合工艺，代表当前最前沿水平。国际供应商还有 Broadcom、Marvell。国产代表：中际旭创、新易盛、光迅科技、华工科技。这是国产 CPO 模块的主战场。

第三层 · 模块封装与代工

TSMC 的 COUPE 平台是当下 CPO 封装的事实标准，封装良率直接决定 CPO 能不能大规模量产。国产方面，天孚通信在光器件封装、模组集成上积累深厚，是 CPO 模块封测环节的关键力量。

第四层 · 整机与机柜

鸿海是英伟达 CPO 交换机的主力代工方。Cisco、Juniper 也在推进 51.2T CPO 交换机。国产方面，锐捷网络已率先在国内推出 CPO + 液冷交换机，未来 CPO 服务器和交换机的出货量会带动整个数据中心硬件供应链。

观察要点：硅光芯片由国际大厂主导，但激光器、封装、整机层面是国产替代的主战场。三年内能否在 CPO 时代占据一席之地，取决于这些环节能不能跟住节奏。

OUTLOOK

三年节奏：从出货到主流

— 图 5：CPO 商用时间表（来源：LightCounting 预测）。

行业研究机构 LightCounting 给出了一份相对保守但有共识的预测：到 2027 年，CPO 在 800G/1.6T 光模块市场的份额有望达到约 30%；到 2028-2029 年，CPO 将成为 1.6T 及更高速互连的可行选择。

2026 是「出货元年」：Lambda 拿到 Quantum-X 是第一单，但出货量仍以试点为主，距离规模化还有一年。

2027 是「放量关键年」：随着 Spectrum-X 全面铺货、博通 ASIC 出货、国产交换机跟进，CPO 有望在 AI 集群里大规模铺开，30% 市场份额是合理预期。

2028-2029 是「主流化窗口」：当 1.6T 成为标配，3.2T 启动商用，CPO 会从「高端选项」变成「默认选项」——届时光互联会真正取代铜缆成为数据中心主干。

∞

SUMMARY

普通观察者该看什么

CPO 不是一个孤立的硬件升级，而是 AI 算力整体升级的物理底座。每一代大模型的爆发，背后都需要更强的网络把它撑起来。过去的网络瓶颈在铜、在 PCB、在 DSP；这一次的瓶颈解除，发生在光上。

「AI 大模型的下一场革命，不在 GPU 里，而在光纤上。」

作为观察者，三件事值得持续追踪：

一是英伟达 Quantum-X / Spectrum-X 实际出货数据——这是 CPO 行业的风向标；

二是国内激光器、硅光芯片公司的 CPO 产品落地节奏——这是国产替代的关键节点；

三是英伟达下一代 GPU 互联架构（Feynman 架构）的落地时间——它会决定 CPO 真正进入 Scale-up（纵向扩展）时代的时间点。

当英伟达愿意为一束光砸下 32 亿美元，整个 AI 产业链的下一站，已经清晰地浮出水面。

END

我是 AI观潮君，热衷于分享 AI 前沿观察与技术干货。

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