亚商投顾-增长超预期+高景气度，光模块有望持续爆发（附股）！

 

 事件驱动：上周五美股超微电脑上涨36%创历史最大涨幅，AMD涨7.1%、英伟达涨4.2%、微软涨1.2%均创历史新高，谷歌、台积电、戴尔等科技股纷纷大涨。光模块作为数据传输的基础部件，在本次AI建设周期中举足轻重。

 

光模块是光纤通信系统的核心器件之一，是光通信设备最重要的组成部分，主要作用是实现光电转换。西南证券认为，光模块是AI最受益、确定性最高板块。从下游需求来看，22年为800G元年，市场出货量约为万只级别，23年为起步年份，24年随着大模型厂商加速AI建设，加单意愿强烈、节奏频繁，预计800G需求将迎来爆发式增长。

 

行业透视

 

CPO发展目前处于起步阶段，未来市场空间广阔。LightCounting认为，CPO出货量预计将从800G和1.6T端口开始，于2024至2025年开始商用，2026至2027年开始规模上量，主要应用于超大型云服务商的数通短距场景。CIR预计到2027年，共封装光学的市场收入将达到54 亿美元。（文末附产业链及相关上市公司梳理）

 

一、行业概述

 

1.CPO概念

 

CPO（co-packagd optics）即光电共封装，是一种新型的光电子集成技术，指将网络交换芯片和光模块共同装配在同一个插槽上，形成芯片和模组的共封装。

 

通过将交换芯片和光引擎封装在一起，CPO 技术可以缩短交换芯片和光引擎之间的距离，以帮助电信号在芯片和引擎之间更快地传输；不仅能够减少尺寸，提高效率，还可以降低功耗。

 

2.CPO技术

 

CPO技术就是将不同波长的光信号传输到同一条光纤上，然后在光传输设备中对光信号进行封装和解封装，使得光信号和数据能够混合传输。CPO技术将传统的光传输和数据传输进行了融合，使得网络传输效率更高、可靠性更强。

 

 

3.CPO 技术的优势

 

CPO 技术的核心是在算力大幅提升的情况下，如何节约成本。CPO 这种封装技术可以提高芯片的集成度，减小封装体积，提高系统性能，降低成本。CPO 技术在光电共封装的基础上，进一步优化了封装结构，降低了封装成本，提高了封装效率。

 

4.CPO 的两种封装方式

 

在 CPO 技术的应用中，有两种主要的封装方式，分别是CPT和CP-AOCs：

 

CPT 技术将收发器和芯片封装在同一个封装体中，可以减小芯片封装面积和信号传输长度，提高光通信的速度和质量。

 

CP-AOCs 技术则是将光模块和芯片封装在同一块 PCB 板上，并使用微型化的线缆连接光模块和芯片。CP-AOCs 技术可以实现更高的数据密度和更快的数据传输速度，目前在数据中心、云计算和 5G 通信等领域得到了广泛应用。

 

二、CPO 驱动因素

 

1.高速模块的信号劣化、功耗等问题，推动 CPO 有望成为长期技术趋势

 

早期光模块作为易损部件，出于便于维修考虑采用热插拔的形式。但热插拔形式下，光模块光引擎距离交换芯片很远，电信号在 PCB 中走线很长，在高速尤其是 800G 光模块等场景下，PCB 走线过长造成信号劣化，形成传输瓶颈。因此光引擎逐渐靠近交换芯片（OBO 技术），而 CPO 就是把光引擎直接移到交换芯片的封装基板上，彻底让光学引擎和交换芯片的电连接距离短到极限。

 

同时，随着交换机不断发展，ASIC 和光模块之间的功耗不断升高，经预测对于 25.6T 这一代芯片，Serdes 功耗占比超过 30%。

 

 

2.高性能 AI 集群和 HPC 对带宽及速率要求快速提升

 

Nvidia 的 Craig Thompson 提出，AI 集群所需的网络连接带宽将增加 32 倍，目前可插拔光模块的设计将使整个系统的成本增加一倍，并增加 20-25%的功耗。同时，内存访问也是 AI 集群和 HPC 的另一个瓶颈。因此，CPO 被认为是可以在 AI 集群和 HPC 中提供巨大的、高效的连接的唯一途径。

 

 

3.标准化的制定为 CPO 发展奠定基础

 

2023 年 4 月 5 日，国际光互联组织 OIF 发布了业内第一个 CPO 标准草案，其主要定义了用于以太网交换机的 3.2TCPO 模块，可基于 100G 电通道，并提供 50G 通道后向兼容。该模块定义可以用于光模块，也可以用于无源的电缆组件，可支持实现 51.2Tbps 汇聚带宽交换机的光和/或电接口实现。在OFC2023 上，博通也展示了其基于硅光的第二代交换机，其使用 8 个 6.4TCPO 光引擎实现 51.2T 交换容量。

 

从开放网络的角度，本次草案推动了光电合封生态标准的制定，为 CPO 技术的升级和产业链成熟奠定良好的基础。

 

三、光通信产业链

 

光通信产业链涵盖了光芯片、光组件、光器件、光模块、光通信设备和终端客户等环节。产业链上游为光通信的基础器件，包括光芯片、光组件等，其中光芯片决定光模块性能表现，技术要求高，工艺流程复杂，存在研发周期大、投入大、壁垒高等特点，是光模块中技术含量最高的部分之一，这些技术中CPO就具有代表性。

 

产业链中游各种光组件加工组装得到光器件，多种光器件封装组成光模块，实现光信号和电信号的转换；产业链下游为交换机、路由器等系统设备，应用于电信市场和数通市场，如光纤接入、4G/5G 移动通信网络，云计算厂商数据中心等领域。

 

 

四、行业投资逻辑

 

1.CPO 是光通讯实现光电转换的长期路径

 

在 AI 算力高弹性、国产化进程持续推进、下游模块厂商海外业务拓展等的共同催化下，光芯片领域发展前景广阔，国产替代正当时。未来光芯片顺应集成化规律，向硅光芯片集成高速光引擎的发展趋势是目前行业共识，硅光芯片凭借低成本、高性能的优势亦有望成为更优解决方案。CPO、LPO、硅光、相干以及薄膜铌酸锂等技术值得关注，将有力推动光芯片技术升级和更新换代。

 

其中 CPO 方案是通过在交换机光电共封装起到降低成本、降低功耗的目的。CPO 是长期来看在实现高集成度、低功耗、低成本以及未来超高速率模块应用方面是综合最优的封装方案。

 

 

2.AI 对算力需求指数级增长 CPO 配套硅光有望快速放量

 

在算力的成倍甚至是指数级增长下，CPO、硅光技术或将成为高算力场景下“降本增效”的解决方案。目前海外包括 Nvidia、Cisco、Intel、Broadcom 等都在储备或采购相关设备，已部分应用于超算等市场，未来 FANG 等大厂加速切换至 AI 投入，相关解决方案渗透率可能大幅上行。

 

大数据、云计算、AI 等应用需求的发展，驱动数据中心规模不断扩大，对带宽容量与高速数据传输速率的需求明显增加。CPO 是实现高速率、大带宽、低功耗网络的必经之路。ChatGPT 的走红，让各厂商加速对 AI 领域的投入，对功耗和成本的要求也来得更快，CPO 配套硅光有望在未来 2-3 年快速放量。

 

 

3.高速率 CPO 渗透率预计从 24 年开始显著提升，高速率光模块需求海外先行

 

根据 Light Counting 数据预测，800G/1.6T 光模块与 AOC 加上 CPO 出货将从 2022 年不到百万件增长至 2027 年超过 1500 万件，其中 CPO 渗透率将从 24 年开始快速提升。2023 年 4 月 5 日全球光互连论坛 OIF 发布业界首个 3.2T 共封装模块实施协议，可见目前海外市场，尤其是高速率板块对 CPO 需求更为迫切，国内上量节奏紧随其后。

 

 

4.2027 年整体市场规模有望达 54 亿美元

 

数据中心中人工智能、机器学习流量为 CPO 主要驱动力，2027 年整体市场规模有望达 54 亿美元。根据 CIR 的市场报告，在 CPO 发展之初的 2023 年超大型数据中心 CPO 设备收入将占 CPO 市场总收入80%，因此 CPO 的部署将在很大程度，上受到数据中心交换速率的推动。

 

 

五、行业主要上市企业

 

在人工智能、机器学习等大算力应用场景快速发展的背景下，CPO 作为业界公认的未来高速率产品形态，开启了光通信新的技术演进路线。

 

华工科技“光联接+无线联接”的解决方案市占率行业领先，100G/200G/400G 全系列光模块批量交付，CPO 技术的各种类型 800G 系列产品已经给北美头部厂家送样测试。

 

源杰科技是国内高速率光芯片龙头，公司 CW 大功率光源可以用于 CPO领域，已向多家客户送样测试。

 

铭普光磁的光模块产品广泛应用于数通领域，400G 系列产品已生产交付，800G 光模块预研中，其中 CPO 相关技术是公司未来研发的重要方向之一。

 

此外与 CPO 紧密相关并且在 CPO 领域亦有所布局的公司包括：联特科技、锐捷网络、中际旭创、通宇通讯、中京电子、天孚通信、新易盛、光迅科技、德科立、仕佳光子等。

 

 

 

风险提示：光模块价格降幅超出预期、CPO渗透率不及预期等

 

参考资料：20230616--慧博智能投研—CPO 技术深度报告

 

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