一、背景
近期，在以ChatGPT為代表的人工智能技術帶動下，高性能計算的市場需求被點燃，而面對巨量資料傳輸及轉移的問題，台積電、英特爾、英偉達、日月光、長電科技等半導體廠商紛紛看好CPO技術解決方案，業内預期在2025年後CPO技術會在市場上獲得廣泛應用。
盡管CPO技術才剛剛進入市場，成本高昂，多數廠商仍處于技術研發過程中，但在A股市場上，自今年2月以來，CPO帶動光子產品概念股就受到投資者熱捧，熱度正在持續升溫。
目前，資料中心的流量傳輸主要依賴可插拔光學元件，随着資料流量的激增，資料中心的主流速率正在從100G向200G、400G、800G更替，但業界預計在支援1.6Tb/s、3.2Tb/s或更高傳輸速率時，可插拔光學元件會面臨性能極限。是以，将矽光子（SiPh）光學元件及交換器特殊應用晶片（ASIC）透過封裝方式整合的CPO技術應運而生。
早在2021年，台積電就針對資料中心推出COUPE矽光子晶片異構整合技術，該技術被視為一種CPO技術。日月光也在2022年推出CPO封裝技術，旗下矽品更是作為博通矽光子高速網通晶片/模組供應鍊成員，為其提供CPO服務。
CPO作為一種新興技術，目前正在被越來越多半導體廠商所看好。早在今年4月，長電科技董事、首席執行長鄭力就在公開會議上表示，光電合封（CPO）原來主要用于光通信的領域，但随着高性能計算的發展，光纜的連接配接已經無法滿足帶寬和速度需求。業内客戶開始采用光電合封的形式，極大地優化了晶片和晶片之間進行互聯的帶寬和算力。随着AI向前發展，光電合封也會成為高性能封裝技術中一個非常重要的形式。
在5月18日的電話會議上，英特爾組裝測試經理Pooya Tadayon也分享了未來公司的先進封裝技術方向，深具發展潛力的共同封裝光學元件（CPO）就是其中之一，預計将于明年底投産，能為晶片提供更高速的寬帶需求。
事實上，随着資料中心對帶寬需求的不斷提高，CPO技術已經逐漸走向商用。2022年8月22日，博通與騰訊宣布建立戰略合作夥伴關系，以加速高帶寬共封裝光學（CPO）網絡交換機在雲基礎設施中的應用
根據Yole資料顯示，2022年CPO市場産生的收入達到約3800萬美元，預計2033年将達到26億美元，2022-2033年複合年增長率為46%。
二、簡介
共封裝光學(CPO, co-packagd optics)是一種新型的光電子 內建技術，它将雷射器、調制器、光接收器等光學器件封裝在晶片級别上，直接與晶片内的電路相內建，借助光互連以提高通信系統的性能和功率效率。
共封裝光學器件的一項關鍵創新是将光學器件移動到離SwitchASIC裸片足夠近的位置,以便移除這個額外的DSP借助CPO,網絡交換機系統中的光接口從交換機外殼前端的可插拔子產品轉變為與交換機晶片組裝在同一封裝中的光子產品。
在傳統的光通信系統中，光子產品與晶片之間需要通過複雜的連接配接方式，而CPO技術可以将光子產品和晶片封裝在同一個封裝體中,極大地減小了連接配接長度和距離,提高了通信效率。
在今年剛剛召開的光纖通信會議(OFC)會議上,CPO技術路線成為衆廠商的一-大聚焦熱點，博通、Marvell 介紹了各自采用共封裝光學技術的51.2Tbps的交換機晶片，思科也展示了其CPO技術的實作可行性原理。目前，亞馬遜AWS、微軟、Meta、 谷歌等雲計算巨頭，思科、博通、Marvell、IBM、英特爾、英偉達、AMD、台積電、格芯、Ranovus 等網絡裝置龍頭及晶片龍頭，均在前瞻性地布局CPO相關技術及産品，并推進CPO标準化工作。
三、低能耗
算力時代傳統可插拔光子產品功耗制約凸顯，CPO 降本增效迎發展良機。
如今大資料、雲計算、人工智能等複雜應用需求的發展，正不斷提高對資料中心中資料傳輸速率的要求。諸如谷歌、Meta、亞馬遜、微軟或阿裡巴巴等計算巨頭數萬台交換機的部署，正在推動資料速率從100GbE向400GbE和800GbE更高速的資料鍊路的方向發展，而通過銅纜傳輸資料的功耗攀升日漸成為傳統可插拔光子產品所面臨的最大挑戰。
而CPO技術路徑通過減少能量轉換的步驟，進而降低功耗，與傳統的光子產品相比,CPO在相同資料傳輸速率下可以減少約50%的功耗，将有效解決高速高密度互連傳輸場景下，電互連受能耗限制難以大幅提升資料傳輸能力的問題。與此同時，相較傳統以II-V材料為基礎的光技術，CPO 主要采用矽光技術具備的成本、尺寸等優勢,CPO技術路徑的成功應用提供了技術保障。
四、前景
資料中心中人工智能、機器學習流量為CPO主要驅動力，2027年整體市場規模有望達54億美元。
根據CIR的市場報告,在CPO發展之初的2023年超大型資料.中心CPO裝置收入将占CPO市場總收入80%，是以CPO的部署将在很大程度.上受到資料中心交換速率的推動。CIR認為交換速率将在2025年達到102.4Tbps時代，屆時可插拔收發器将被逐漸淘汰。
除近期ChatGPT掀起的人工智能、機器學習熱潮.驅動外，同樣具有低延遲、高資料速率需求的VR和AR,未來也有助于激發CPO需求，預計2027年CPO整體市場收入将達到54億美元，而其上遊CPO光學元件銷售收入有望在2025年超過13億美元，到2028年進一 步增長至27億美元。
在人工智能、機器學習等大算力應用場景快速發展的背景下，CPO作為業界公認.的未來高速率産品形态，開啟了光通信新的技術演進路線。
五、分析
民生證券指出，目前大算力應用場景的快速發展将加速推動光子產品從800G進一步向1.6T演進，在1.6T速率下，傳統可插拔光子產品的內建度、功耗等問題将更為凸顯，而具備性能優勢的CPO方案有望作為重要技術路徑迎來加速發展。根據咨詢機構Lightcounting的預測，全球CPO端口的銷售量将從2023年的5萬增長到2027年的450萬，四年時間提升達90倍。
該機構表示，AI大算力應用場景加速發展有望提升上遊光通信領域相關産品的需求量并加速新技術演進，CPO因其多方面的性能優勢有望成為未來重要的技術發展方向。CPO及矽光領域，建議重點關注中際旭創、新易盛、光迅科技、博創科技、建議關注德科立，CPO相關的光引擎和光器件領域，建議重點關注天孚通信，CPO相關的光晶片領域，建議關注實力突出的光晶片廠商源傑科技、仕佳光子。
方正證券認為，CPO技術成為2024年800G子產品規模化應用的重要技術路徑。由于800G和1.6T可插拔子產品利用了100G和200G單波長光學器件的優勢，随着大算力應用場景的滲透，可以在QSFP-DD和OSFP-XD封裝中實作技術和成本效益。但是在所需的電氣和光學密度、熱管理和能源效率方面，可插拔封裝在支援6.4T和12.8T容量方面的能力将受到限制。由于采用離散電氣器件，功耗和熱管理正在成為未來可插拔光學的限制因素。使用矽光子學技術平台的共封裝（CPO）旨在克服上述挑戰。同時相較于NPO，CPO的子產品與主機ASIC的距離更近，可以實作更低的信道損耗和功耗。Yole預計可插拔技術在未來10年可能發生整合，而CPO市場将形成多供應商的商業模式。
方正證券建議關注：光子產品CPO：中際旭創，新易盛，光迅科技，博創科技，德科立，天孚通信，仕佳光子。光通信标的：韋爾股份，裕太微，富瀚微，北京君正，龍迅股份，力合微，納芯微，源傑科技，長光華芯。
（文章内容僅供參考，不構成投資建議）