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自ChatGPT開始的人工智能浪潮帶火了很多領域。其中，光通信領域就出現(xiàn)了一匹名為“CPO”（共封裝光學）的黑馬：2023年年初，CPO概念出現(xiàn)，至年中，股價漲至5倍；熱度下降半年后，隨著Sora橫空出世，CPO概念股再次上漲。
這項應用于光通信模塊封裝領域的技術，是否將引領光模塊市場？
何為CPO？
CPO是英文Co-packaged optics的簡寫，意為共封裝光學，該技術特點在于將硅光模塊和CMOS芯片用先進封裝（2.5D或3D封裝）的形式集成在一起，以此實現(xiàn)光通信模塊更低功耗、更小體積和更快的傳輸速率，主要用于數據中心領域。
該技術并不是近幾年才出現(xiàn)，但隨著AI對數據中心等通信基礎設施的傳輸效率提出了更高的要求，使得適應網絡連接帶寬增加需求的CPO技術及其相關業(yè)務備受關注。
在CPO技術出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)的技術是把硅光模塊和CMOS芯片獨立為兩個單獨的模塊，再在PCB板上連接到一起。在這種技術路線中，光模塊被設置在交換機內部，靠銅線傳輸信號。其優(yōu)點是設計模塊化，硅光模塊或者CMOS芯片其中任何一個出問題都可以單獨更換。
共封裝光學示意圖
當前，高速系統(tǒng)的線路速率逐漸提升，從50G一路來到200G，在AI需求的帶動下，數據中心所需的線路速率進一步提升至400G乃至800G。在這樣的情況下，傳統(tǒng)技術方案中以銅傳輸信號的技術路線的劣勢逐漸顯現(xiàn)——銅I/O正在接近物理極限，將難以支持數據中心服務器的密度提升。同時這種傳統(tǒng)技術集成度低、功耗高的問題也逐漸顯現(xiàn)出來。
銅傳輸等傳統(tǒng)技術面對AI需求的“力不從心”，為CPO這一封裝技術帶來了市場需求。其最主要的應用，就是光通信模塊和光芯片的封裝。在光纖通信中，光模塊就像是一類橋接，用于電信號和光信號之間的互相轉換，在發(fā)送端實現(xiàn)電-光轉換，在接收端實現(xiàn)光-電轉換。應用CPO技術后，光模塊發(fā)揮的依然是這一作用，但由于減少了銅線作為中間環(huán)節(jié)的信號轉化，傳輸速率大大提高，同時功耗更低、體積更小、大規(guī)模量產的成本也更低。
當前，布局CPO技術的企業(yè)主要為博通、美滿科技等通信基礎設施上游供應商。其中，博通于2023年3月宣布量產全球首款51.2Tbps交換機芯片。多數光模塊國內廠商還處于CPO技術的探索期，少數廠商正在嘗試在高速率光模塊中采用CPO技術。
AI帶動，實火虛火？
記者查閱了國內CPO概念相關上市公司的營收情況。從財務數據來看，當前，AI對國內光模塊企業(yè)營收的帶動作用并不像許多業(yè)界人士預期的那樣明顯。部分企業(yè)2023年度營收向好，例如蘇州天孚光通信股份有限公司，2023年前三季度營收分別為2.87億、3.77億和5.42億元，分別同比增長1.5%、27.97%和73.62%；中際旭創(chuàng)股份有限公司2023年第三季度實現(xiàn)營收30.26億元，同比增長14.9%，凈利潤達到6.92億元，同比增長89.45%。也有部分企業(yè)營收情況并不理想。
關于CPO、高速率光模塊的未來走向，市場觀點并不一致。
光迅科技數據與接入產品業(yè)務部市場總監(jiān)林韜在接受《中國電子報》記者采訪時表示，800G、1.6T高速光模塊產品目前還是藍海市場。數據中心、算力中心對光模塊的訴求主要是更高速率，更低功耗?！澳壳埃?.6T光模塊是稀缺的，只有頭部廠家可以提供樣品，它可以有效提高傳輸帶寬。從過去行業(yè)發(fā)展經驗看，一款產品，如果整個市場上可提供該速率的企業(yè)變多了，比如現(xiàn)在的100G光模塊，那么這個市場就成紅海市場了。所以我們的目標，就是以最快的速度推出滿足客戶需求的新產品，搶占高端產品藍海市場?！?/p>
多家市場分析機構也給出積極信號：
LightCounting預測，全球光模塊的市場規(guī)模在未來5年將以CAGR11%保持增長，2027年將突破200億美元，預計中國光模塊市場也將進一步增長，2028年中國光模塊市場規(guī)模有望達35億美元。
浙商證券預測，在2026年，HPC和AI集群將成為CPO光學的最大細分市場。CPO出貨量以800G和1.6T端口計算，可以組合成3.2T或6.4T光學芯片，采用硅光子實現(xiàn) I/O 的第一步，可以輕松突破現(xiàn)有帶寬的瓶頸，基于分解計算和存儲的下一代架構再增加10倍帶寬，并且在核心交換設備接口方面已經有規(guī)?；膽谩?/p>
2026年CPO出貨應用領域
另一方面，記者在采訪中也聽到了一些唱衰的聲音。國內某知名券商分析師告訴《中國電子報》記者，AI對光模塊等通信基礎設施的帶動作用有限，他認為國內外對AI相關基礎設施的需求量嚴重高估?！肮蓛r可能波動，業(yè)績我個人不認為會有起色。三五年內AI不會為計算基礎設施企業(yè)帶來很多增長?！痹摲治鰩熣f道。
高速率光模塊最有希望
數據中心使用的光模塊，存在平均約為3~4年的迭代周期。新易盛業(yè)務拓展總監(jiān)張金雙在接受《中國電子報》記者采訪時表示：“當前國外云計算數據中心使用的光模塊正處于從400G到800G過渡的階段，國內的換代速度慢一些，主要還在使用400G這一代光模塊?！?/p>
市場對光模塊傳輸速率的需求與數據中心中搭載的CPU/GPU等算力產品所需的帶寬有關?！叭绻怯嬎阈阅芎芨?、帶寬需求比較大的GPU，那么要配合其發(fā)揮作用，就需要使用更高速率的光模塊?！睆埥痣p表示。也正是因此，當前全球對高速光模塊需求走在最前列的就是海外云服務商，尤其是AI應用已經開始了800G光模塊的部署。
林韜表示，在國內，光模塊的傳輸速率過去多年都是由運營商電信網絡需求驅動。在2020年以后，更多的是由互聯(lián)網資訊商——尤其是數據中心的需求驅動?！皵祿行木W絡的迭代速度遠遠快于之前的運營商網絡建設速度，如果現(xiàn)有技術無法滿足需求，那么將帶動CPO等新興技術加快產品應用步伐?！?/p>
影響光模塊數據傳輸速率的因素有這樣幾個：其一是是數據通道的封裝數量，其二是單通道速率，其三是編碼方式。
除了光模塊傳輸速率，功耗是云數據中心用戶，尤其是AI應用的另一個重要的關注指標。降低功耗，也就成為光模塊企業(yè)需要重點思考的問題?！案咚俾?、更低功耗一直是產業(yè)努力的方向。“張金雙表示，”通過光模塊內部芯片和器件工藝升級、集成度提高，光模塊的速率持續(xù)提升、單位比特的功耗持續(xù)下降?！?/p>
因此，不論是提高光模塊傳輸速率，還是降低其傳輸功耗，封裝技術升級都占了非常重要的部分。在這樣的情況下，CPO成為產業(yè)技術方向的新寵。
記者了解到，光迅科技在2023年3月發(fā)布了CPO ELS自研光源模塊產品，其目的是滿足未來更高速率的光互聯(lián)需求。多家企業(yè)也表示，正在籌備CPO技術。
數據來源：浙商證券
浙商證券報告表示，從1.6T 開始，傳統(tǒng)可插拔速率升級或達到極限，后續(xù)光互聯(lián)升級可能轉向CPO方案。LightCounting認為，CPO技術最大的應用場景在HPC和AI簇領域的CPU、GPU即TPU市場。到2026年，HPC和AI簇預計成為CPO光器件最大的市場。CPO出貨量預計將從 800G和1.6T端口開始，于2024年至2025年開始商用，2026年至2027年開始規(guī)模上量，2027年占比達到30% 。
一項尚處于藍海的新技術，關聯(lián)上了AI這一熱點，從而引發(fā)市場的關注和相關企業(yè)的股價上漲，是符合經濟規(guī)律的現(xiàn)象。然而，市場的期許距離客戶企業(yè)真正采用，在時間和實踐上都會有一段距離。CPO接下來的市場表現(xiàn)，將要看布局者與市場需求，誰跑得更快。畢竟如果需求來了，風口不會等人。
作者：姬曉婷，編輯：張心怡，美編：馬麗亞，監(jiān)制：連曉東
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