《面向数据中心的光电共封装技术与市场-2026版》
2026-07-28 13:58:20   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

Co-Packaged Optics for Data Centers 2026

光电共封装迈向主流：Scale-Up驱动下的AI互连架构重塑

据麦姆斯咨询报道，光电共封装（CPO）从概念走向商业化的速度和规模均超出了2023年的预期，这主要得益于英伟达（NVIDIA）的推动以及产业生态的日益成熟。2026年至2031年期间，CPO光引擎（Optical Engine，OE）总收入将迎来快速增长，复合年增长率（CAGR）约为228%，这一增长趋势与超大规模云服务提供商（Hyperscaler）仅在2025年就接近5000亿美元的资本支出相呼应。

2025年至2013年CPO光引擎营收预测

Scale-Up（纵向扩展）已成为光电共封装（CPO）最具决定性的应用场景。 随着单GPU带宽不断提升，并朝着14.4 Tb/s演进，而铜互连NVLink的传输距离受限于约2米，CPO已成为实现更大规模GPU集群的唯一切实可行方案。面向Scale-Up交换机的光引擎市场将实现约214%的复合年增长率，面向Scale-Up计算端（XPU）的光引擎市场同样将保持高速增长。两者合计约占整个CPO市场的94%，成为预测期内规模最大、增长最快的细分市场。

相比之下，Scale-Out（横向扩展）市场仍将保持渐进式发展。 对于0.5～2 km的传输距离，可插拔光模块（Pluggables）仍然能够满足需求；同时，由于网络互连功耗仅占AI集群总功耗约9%，因此面向Scale-Out交换机的光引擎市场到2031年仅增长至相对有限的规模，复合年增长率约为127%。这一市场更多承担供应链成熟和产业验证的作用，而非最终推动市场规模增长的核心动力。

总体来看，光电共封装（CPO）的发展机遇具有较高的确定性，并将在2030年之后持续释放，预计市场规模到2031年仍将保持增长。其中，Scale-Up交换机和计算端（XPU）将持续成为市场增长的核心引擎。 因此，英伟达（NVIDIA）在Scale-Up领域推进CPO商业化部署的节奏，仍将是未来产业发展的最重要风向标。

光互连技术走向封装内部：AI计算中的光电共封装架构发展

FRO、LRO、LPO和CPO四种架构构成了一条连续的技术演进路线，其核心趋势是将信号处理功能逐步从光模块迁移至ASIC芯片，通过增加封装复杂度来换取更低的功耗和更低的传输时延。其中，FRO仍是长距离光互连不可或缺的方案；LPO将在2025—2027年成为数据中心内部互连的主流技术；而CPO则代表着这一技术路线的最终形态。

光电共封装（CPO）在集成密度和能效方面具有显著优势。随着单通道速率达到200 Gbps，铜互连的传输距离已受限于约10米；相比之下，CPO的能耗可降至约3.2 pJ/bit，而铜互连约为10 pJ/bit，能耗降低约80%。与此同时，交换芯片和XPU的总带宽正由51.2 Tb/s持续提升，并朝着约204 Tb/s迈进，使CPO成为满足未来超高带宽需求的关键互连方案。

光电共封装（CPO）产业生态系统

先进封装技术与激光光源是推动CPO发展的两项核心要素。台积电（TSMC）推出的COUPE（采用微环调制器和SoIC键合技术）正逐渐成为CPO实现的关键平台，博通（Broadcom）也正将其自有的CPO产品线迁移至该平台。这主要是因为传统的扇出型封装难以支持超过约100 Gbps/通道的持续扩展；与此同时，远程光通信激光器的技术路线选择，包括连续波分布反馈激光器、波分复用以及光频梳等，将直接影响整个系统的物料成本及长期可靠性。

光纤耦合仍是制约CPO实现大规模量产的关键瓶颈。由于光纤阵列单元需要达到微米级装配精度，其制造和装配能力已成为当前产业发展的主要限制因素。不过，Meta与Broadcom联合开发的Bailly系统现场运行数据显示，其累计运行400万个端口小时实现零故障，平均无故障时间（MTBF）约为260万小时，这一结果为CPO的大规模部署提供了积极的可靠性验证。

展望未来，光子中介层、Lightmatter推出的Passage M1000、Celestial AI开发的OMIB，以及UCIe Chiplet互连标准的发展，共同表明光互连I/O将成为下一代计算架构的重要演进方向。

光电共封装如何重塑光互连产业链？

资本正加速推动光电共封装（CPO）产业化进程。2025年末至2026年中，全球已有超过500亿美元流入硅光子和CPO领域的并购与投融资活动。与此同时，已有10余家行业龙头企业通过并购和战略投资切入光互连产业链，产业发展重心正由技术验证阶段逐步转向激光器、先进封装、光纤耦合及测试等关键环节。此外，超大规模云服务提供商相关资本的持续投入，也进一步推动了产业链垂直整合。随着光学器件逐渐由可插拔模块迁移至封装内部，产业价值正加速向光引擎、先进封装以及光源等环节转移，而光纤耦合则成为新的关键技术瓶颈。与此同时，数字信号处理器（DSP）/重定时器（Retimer）供应商以及通用可插拔光模块厂商的市场份额将逐步受到挤压。

晶圆制造与先进封装能力已成为光互连产业竞争的核心壁垒。台积电推出的COUPE平台具有较高的技术门槛，短期内难以被复制。因此，系统整机厂商（OEM）以及英伟达（NVIDIA）、博通（Broadcom）和超威半导体（AMD）等企业，有望借助这一技术平台掌握机架级（Rack-Scale）系统的更多价值。目前，产业链正逐渐形成四种主要商业模式：一是垂直一体化系统厂商；二是向CPO领域拓展的芯片厂商；三是与超大规模云服务提供商合作的CPO设计初创企业；四是提供系统集成能力的解决方案厂商。其中，英伟达（NVIDIA）的垂直整合程度最高，从CPO架构设计一直延伸至基于台积电COUPE平台的制造环节，形成了较为完整的产业控制能力。

光电共封装（CPO）方法示例

在光电共封装（CPO）产业链中，专业化厂商将在光纤耦合、封装组装和测试等关键环节发挥不可替代的作用。由于CPO产品与传统可插拔光模块不同，无法在现场进行快速更换，因此其制造质量和可靠性要求显著提高。在这一背景下，光纤产品企业（Corning）、光纤阵列单元FAU耦合厂商（FOCI、TFC、Senko）、激光器集成方案商（FIT Hon Teng）；组装厂商（Fabrinet、ShunSin、Micas、Celestica）；测试厂商（Keysight Technologies、FiconTEC、Teradyne、Chroma ATE），都将在CPO产业生态中占据举足轻重的地位。

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