CPO概念: 高性能计算市场被点燃，半导体厂商纷纷看好CPO（利好）

高性能计算市场被点燃，半导体厂商纷纷看好CPO（利好）一、背景
近期，在以ChatGPT为代表的人工智能技术带动下，高性能计算的市场需求被点燃，而面对巨量数据传输及转移的问题，台积电 、英特尔 、英伟达 、日月光、长电科技 等半导体厂商纷纷看好CPO技术解决方案，业内预期在2025年后CPO技术会在市场上获得广泛应用。

尽管CPO技术才刚刚进入市场，成本高昂，多数厂商仍处于技术研发过程中，但在A股市场上，自今年2月以来，CPO带动光模块概念股就受到投资者热捧，热度正在持续升温。

当前，数据中心的流量传输主要依赖可插拔光学元件，随着数据流量的激增，数据中心的主流速率正在从100G向200G、400G、800G更替，但业界预计在支持1.6Tb/s、3.2Tb/s或更高传输速率时，可插拔光学元件会面临性能极限。因此，将硅光子（SiPh）光学元件及交换器特殊应用芯片（ASIC）透过封装方式整合的CPO技术应运而生。

早在2021年，台积电就针对数据中心推出COUPE硅光子芯片异构整合技术，该技术被视为一种CPO技术。日月光也在2022年推出CPO封装技术，旗下矽品更是作为博通 硅光子高速网通芯片/模组供应链成员，为其提供CPO服务。

CPO作为一种新兴技术，目前正在被越来越多半导体厂商所看好。早在今年4月，长电科技董事、首席执行长郑力就在公开会议上表示，光电合封（CPO）原来主要用于光通信的领域，但随着高性能计算的发展，光缆的连接已经无法满足带宽和速度需求。业内客户开始采用光电合封的形式，极大地优化了芯片和芯片之间进行互联的带宽和算力。随着AI向前发展，光电合封也会成为高性能封装技术中一个非常重要的形式。

在5月18日的电话会议上，英特尔组装测试经理Pooya Tadayon也分享了未来公司的先进封装技术方向，深具发展潜力的共同封装光学元件（CPO）就是其中之一，预计将于明年底投产，能为芯片提供更高速的宽带需求。

事实上，随着数据中心对带宽需求的不断提高，CPO技术已经逐步走向商用。2022年8月22日，博通 与腾讯宣布建立战略合作伙伴关系，以加速高带宽共封装光学（CPO）网络交换机在云基础设施中的应用

根据Yole数据显示，2022年CPO市场产生的收入达到约3800万美元，预计2033年将达到26亿美元，2022-2033年复合年增长率为46%。
二、简介
共封装光学(CPO, co-packagd optics)是一种新型的光电子 集成技术，它将激光器、调制器、光接收器等光学器件封装在芯片级别上，直接与芯片内的电路相集成，借助光互连以提高通信系统 的性能和功率效率。

共封装光学器件的一项关键创新是将光学器件移动到离SwitchASIC裸片足够近的位置,以便移除这个额外的DSP借助CPO,网络交换机系统中的光接口从交换机外壳前端的可插拔模块转变为与交换机芯片组装在同一封装中的光模块。

在传统的光通信系统中，光模块与芯片之间需要通过复杂的连接方式，而CPO技术可以将光模块和芯片封装在同一个封装体中,极大地减小了连接长度和距离,提高了通信效率。

在今年刚刚召开的光纤通信会议(OFC)会议上,CPO技术路线成为众厂商的一-大聚焦热点，博通、Marvell 介绍了各自采用共封装光学技术的51.2Tbps的交换机芯片，思科 也展示了其CPO技术的实现可行性原理。当前，亚马逊 AWS、微软 、Meta、 谷歌等云计算巨头，思科、博通、Marvell、IBM、英特尔、英伟达、AMD、台积电、格芯、Ranovus 等网络设备龙头及芯片龙头，均在前瞻性地布局CPO相关技术及产品，并推进CPO标准化工作。
三、低能耗
算力时代传统可插拔光模块功耗制约凸显，CPO 降本增效迎发展良机。

如今大数据、云计算、人工智能等复杂应用需求的发展，正不断提高对数据中心中数据传输速率的要求。诸如谷歌、Meta、亚马逊、微软或阿里巴巴 等计算巨头数万台交换机的部署，正在推动数据速率从100GbE向400GbE和800GbE更高速的数据链路的方向发展，而通过铜缆传输数据的功耗攀升日渐成为传统可插拔光模块所面临的最大挑战。

而CPO技术路径通过减少能量转换的步骤，从而降低功耗，与传统的光模块相比,CPO在相同数据传输速率下可以减少约50%的功耗，将有效解决高速高密度互连传输场景下，电互连受能耗限制难以大幅提升数据传输能力的问题。与此同时，相较传统以II-V材料为基础的光技术，CPO 主要采用硅光技术具备的成本、尺寸等优势,CPO技术路径的成功应用提供了技术保障。
四、前景
数据中心中人工智能、机器学流量为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。CIR认为交换速率将在2025年达到102.4Tbps时代，届时可插拔收发器将被逐渐淘汰。

除近期ChatGPT掀起的人工智能、机器学热潮.驱动外，同样具有低延迟、高数据速率需求的VR和AR,未来也有助于激发CPO需求，预计2027年CPO整体市场收入将达到54亿美元，而其上游CPO光学组件销售收入有望在2025年超过13亿美元，到2028年进一 步增长至27亿美元。

在人工智能、机器学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。
五、分析
民生证券指出，当前大算力应用场景的快速发展将加速推动光模块从800G进一步向1.6T演进，在1.6T速率下，传统可插拔光模块的集成度、功耗等问题将更为凸显，而具备性能优势的CPO方案有望作为重要技术路径迎来加速发展。根据咨询机构Lightcounting的预测，全球CPO端口的销售量将从2023年的5万增长到2027年的450万，四年时间提升达90倍。

该机构表示，AI大算力应用场景加速发展有望提升上游光通信领域相关产品的需求量并加速新技术演进，CPO因其多方面的性能优势有望成为未来重要的技术发展方向。CPO及硅光领域，建议重点关注中际旭创 、新易盛 、光迅科技 、博创科技 、建议关注德科立 ，CPO相关的光引擎和光器件领域，建议重点关注天孚通信 ，CPO相关的光芯片领域，建议关注实力突出的光芯片厂商源杰科技 、仕佳光子 。

方正证券 认为，CPO技术成为2024年800G模块规模化应用的重要技术路径。由于800G和1.6T可插拔模块利用了100G和200G单波长光学器件的优势，随着大算力应用场景的渗透，可以在QSFP-DD和OSFP-XD封装中实现技术和成本效益。但是在所需的电气和光学密度、热管理和能源效率方面，可插拔封装在支持6.4T和12.8T容量方面的能力将受到限制。由于采用离散电气器件，功耗和热管理正在成为未来可插拔光学的限制因素。使用硅光子学技术平台的共封装（CPO）旨在克服上述挑战。同时相较于NPO，CPO的模块与主机ASIC的距离更近，可以实现更低的信道损耗和功耗。Yole预计可插拔技术在未来10年可能发生整合，而CPO市场将形成多供应商的商业模式。

方正证券建议关注：光模块CPO：中际旭创，新易盛，光迅科技，博创科技 ，德科立，天孚通信，仕佳光子。光通信标的：韦尔股份 ，裕太微，富瀚微 ，北京君正 ，龙迅股份 ，力合微 ，纳芯微 ，源杰科技，长光华芯 。
免责声明：本帖仅为思路分享和个人操作日记，不构成任何投资建议，据此操作，盈亏自负.