从铜互联、可插拔光模块到NPO与CPO，最值得看的11家公司

Google各类产品每月处理的Token数量，从2024年5月的9.7万亿增加到2025年5月的约480万亿，2026年5月又超过3200万亿，两年增长超过300倍。

Token可以理解成大模型处理文本、图片和其他信息时的基本单位。用户问的问题越多、上下文越长，Agent调用模型和工具的次数越多，背后需要处理的Token也就越多。

AI


服务器因此不只是需要更多


GPU


；

一项任务经常要拆到几十张甚至几百张GPU上共同计算，数据必须在这些芯片之间快速来回传输。GPU计算速度继续提高以后，如果互联速度跟不上，芯片就会花更多时间等数据。

中泰证券8月29日发布的报告，把AI互联接下来的变化归纳成一条比较清楚的路线：铜互联的有效距离越来越短，光模块开始从


交换机


前面板往


ASIC


附近移动，先经过NPO，再逐步走向CPO。

一、GPU越多，互联越容易成为瓶颈

AI集群里的网络大致分成Scale-up和Scale-out。

Scale-up主要负责一组GPU或者其他XPU之间的高速连接。比如一个超节点里面有几十张、几百张卡，这些芯片要频繁交换模型参数和中间数据，对延迟和带宽要求非常高。

Scale-out则负责把不同服务器、机柜或者多个超节点连接起来，覆盖范围通常更大。

过去一个服务器里面只有几张GPU，板内走线或者短铜缆就能解决很多连接问题。现在超节点开始往几百张卡发展，计算板、交换芯片、


电源


和液冷设备不可能全部塞在一个机箱里，连接距离自然会跨到多个机柜。

铜连接的问题也就出来了；

SerDes可以理解成芯片收发高速电信号的


接口


。单通道从100G提高到200G、22


4G


以后，电信号在


PCB


和铜缆里面传输时更容易衰减。

Bro


adc


om在一个Scale-up场景中的估算显示，100Gbps单通道


DAC


铜缆大约可以覆盖4米，到了200Gbps可能缩短到2米。OIF针对224G接口给出的无源铜连接目标，已经集中在1米左右。

距离再长，就需要增加Re


ti


mer等器件重新整理


信号


，成本和功耗也跟着增加。

所以铜连接不会消失，但随着单通道速率提高，它适合使用的距离正在缩短。

二、可插拔光模块先解决了长距离传输

铜走不远以后，最成熟的办法就是把电信号转换成光信号。

现在数据


中心


大量使用的800G、1.6T光模块，基本都属于可插拔方案。

交换机里面的ASIC先产生高速电信号，信号通过PCB一直走到设备前面板，再进入光模块。光模块里面有激光器、调制器、


探测器


、Driver、TIA和


DSP


等器件，把电信号转换成光信号以后，通过光纤传出去。

这种结构最大的好处是标准化；

光模块坏了直接拔掉更换，不同距离也可以换不同规格，交换机和光模块能够分别生产、测试和采购。

但交换芯片的容量一直增加以后，可插拔方案开始遇到两个问题。

一个是功耗。

信号从ASIC走到前面板，需要经过比较长的PCB线路、


连接器


和模块接口。速率越高，为了保证信号还能识别，就需要更复杂的均衡和DSP处理。

另一个是前面板空间。

交换容量翻倍以后，如果继续增加光模块数量，模块本身、散热器和笼子会占掉越来越多的前面板面积，同时挡住风道。

LPO和LRO可以减少光模块内部的一部分DSP功能，降低功耗，但ASIC到前面板这段高速电连接还在。

继续缩短这段线路，就要把光模块往交换芯片旁边搬。

三、NPO先把光引擎搬到ASIC旁边

NPO就是Near-Packaged Optics，中文一般叫近封装


光学


。

这里的ASIC主要指交换机里面负责数据转发的核心芯片。

传统可插拔光模块放在设备前面板，NPO把光引擎直接放到ASIC附近。电信号从芯片出来以后，只需要走很短一段PCB，就可以转换成光信号。

但NPO仍然保留一个重要特点；

光引擎和ASIC是分开的。

光引擎可以单独制造、测试，发现问题以后也有机会单独更换。对于现在还处在试点阶段的新技术，这样可以避免一颗光引擎出现缺陷，就把价格很高的交换芯片一起报废。

OIF给出的112G单通道示例中，从芯片到前面板可插拔模块的损耗大约22—24dB，NPO缩短到约13dB，CPO进一步降到约10dB。

NPO已经把最长的一段PCB线路砍掉了，所以在继续保留一定


维修


能力的同时，也拿到了大部分缩短电通道带来的好处。

目前3.2T NPO主要还是用来做试点和积累运行数据。

阿里公开的路线从3.2T NPO Beta和试点开始，后面继续推进6.4T UPO和标准化；腾讯已经对3.2T VCSEL和硅光NPO进行链路验证。华为的Hi-ONE平台则同时布局VCSEL和硅光方案。

真正进入6.4T、7.2T以后，单通道会从112G提高到200G或者224G，PCB、Driver、TIA、光芯片、FAU和测试设备都要重新适配。

这不是把3.2T光引擎简单放大一倍。

四、NPO里面还有硅光和VCSEL两条路线

NPO具体怎么把电信号变成光信号，现在主要有硅光和VCSEL两类方案。

硅光是在硅芯片上集成调制器、波导、复用器和探测器，再由外部或者混合集成的连续波激光器提供光源。

它可以利用WDM，也就是让不同波长的光同时在一根光纤里传输数据，因此需要的光纤数量比较少，也更适合跨机柜和带宽密度比较高的场景。

VCSEL则可以直接调制出光，结构相对简单。

它比较适合距离较短的Scale-up连接，但大量并行通道通常需要更多多模光纤。总带宽提高以后，FAU、光纤和前面板连接数量都会增加。

所以这两条路线目前都有人在做。

短距离、可以接受更多光纤的场景，VCSEL有自己的优势；距离拉长或者希望减少纤芯数量，硅光会更合适。

五、CPO再把光引擎和交换芯片封到一起

CPO比NPO再往前一步。

NPO只是把光引擎放到ASIC旁边，CPO直接把交换ASIC和光引擎放进同一套封装系统。

这样高速电信号只需要走毫米级甚至封装内部的距离，很快就能转成光信号。

收益首先体现在功耗。

Cisco针对一套51.2T系统的测算中，CPO相比可插拔架构可以降低约25%—30%的整机功耗。

Bro


ad


com在一个576颗GPU互联的示例中，也分别测算了DSP可插拔、LRO和CPO的光学功耗，结果约为16.2kW、11.7kW和7.1kW。

这些数字对应的是特定系统，不能直接套到所有设备，但缩短PCB高速电线路、减少DSP以后，功耗下降的方向比较明确。

第二个变化是前面板。

4只800G可插拔光模块提供3.2T带宽，需要放下4套模块外壳、笼子和散热结构；一颗3.2T CPO光引擎可以提供相近带宽，但前面板只需要留下光纤连接。

交换机因此可以塞进更多光口。

端口


数量增加以后，还可以做更高Radix的交换芯片。Radix可以理解成一颗交换芯片能够直接连接多少个节点，连接数量越多，整个网络就有机会减少中间交换层级。

六、


英伟达


已经把CPO做到交换机里面

CPO现在已经开始从样品走向整机。

英伟达推出的Quantum-X800-Q3450和Spectrum-X分别面向InfiniBand和


以太网


AI集群。

其中Spectrum-X的Spectrum-6交换ASIC周围集成36个第二代光引擎，32个正常工作，另外4个作为硬件冗余。单个光引擎带宽达到3.2Tbps，整套系统有效带宽达到102.4Tbps。

英伟达使用的硅光平台来自台积电COUPE。

COUPE把硅光


PI


C和负责驱动、接收信号的EIC通过SoIC工艺堆叠起来，再与交换芯片组成完整的CPO系统。

PIC可以理解成负责处理光信号的芯片，里面有波导、调制器和探测器；EIC主要负责Driver、TIA和控制等电路。

台积电的这套平台同时支持光栅


耦合


和边缘耦合，还可以通过多排FAU提高出纤密度。

英伟达已经采用COUPE，


博通


的后续路线也开始转向这一平台，Ayar Labs也把COUPE纳入规划。

七、CPO真正量产还有五道难题

CPO把很多昂贵部件封在一起以后，制造难度也明显增加。

第一是良率。

ASIC、PIC、EIC、中介层和光纤耦合结构只要有一个地方出现缺陷，都可能影响整套产品。量产前必须尽量把坏芯片提前筛掉，还需要增加晶圆级光测试、封装过程测试和全流程追溯。

第二是散热。

交换ASIC本身发热很大，PIC、EIC和激光器又对温度变化比较敏感。冷板不只要把总热量带走，还要让多个光引擎的温度尽量保持一致。

第三是光源。

目前比较现实的方案，是把CW激光器放在封装外面做成ELS外置光源，再通过光纤给多个光引擎供光。这样激光器坏了可以单独换，也能远离ASIC周围的高温区域。

第四是光纤耦合。

几十甚至上百根光纤要在很小的空间里准确对准光芯片，误差通常已经到了微米级。FAU、微透镜、MT插芯和高密度连接器的重要性都会提高。

第五是测试和维修。

以前一个光模块坏了，直接拔掉换新的。CPO的光引擎和ASIC放在同一个封装里，数据中心现场通常没办法拆开维修。

所以现在的CPO系统会考虑光源冗余、备用光引擎、可分离光纤连接以及整板替换。

这也是NPO短期仍然有价值的原因。

3.2T阶段可以先用NPO积累装配、散热、光纤和运行数据；到了6.4T、7.2T以后，NPO和CPO可能同时存在。交换容量继续走到102.4T以上，电通道功耗和前面板空间压力继续增加，CPO的优势才会进一步体现。

传统可插拔光模块也不会因此消失。

跨数据中心、长距离连接和需要现场热插拔的端口，仍然会继续使用成熟的可插拔方案。

八、光学往芯片里面走，增加了哪些东西

NPO和CPO带来的变化，不是把原来一只光模块的价值全部搬到ASIC旁边。

一部分器件会减少，一部分器件会换位置，还有一些过去用量不大的零部件会升级。

比较明确的一块是高功率CW激光器和ELS。

外置光源需要把一颗或者几颗激光器产生的连续光分给多个光引擎，所以单颗激光器对输出功率、稳定性和可靠性的要求提高。

不过集中供光以后，激光器数量也可能减少，所以不能简单按照CPO端口数量去计算激光器颗数。

FAU和高密度连接的适用范围更广。

FAU负责把很多根光纤按照固定间距排列好，再准确对准光芯片。NPO和CPO的光纤进入ASIC周围以后，那里温度高、空间小，还要承受振动和热循环，对FAU的精度和可靠性要求都会提高。

MPO/MTP、MT插芯、光纤带、盲插连接器、微透镜以及自动耦合设备也会跟着升级。

保偏光纤则要区分具体路线。

外置激光器给偏振敏感的硅光调制器供光时，需要保偏光纤稳定光的偏振方向；但并不是所有CPO都会使用保偏光纤，部分光I/O方案仍然使用普通单模光纤。

先进封装和测试设备也会增加新的工序。

晶圆和芯粒需要提前筛选，装配以后要做主动或者被动光纤对准，最后还要进行老化、温循、振动、功率闭环和端到端误码测试。

九、相关公司业务梳理

1、天孚


通信

天孚通信主要对应FAU和外置光源等CPO配套产品。

FAU负责把多根光纤精确排列后与光芯片对准，NPO和CPO提高光纤密度以后，对FAU通道数、精度和一致性的要求都会提高。

公司同时布局ELS外置光源相关产品。

2、罗博特科

罗博特科主要对应


光电


子和


半导体


自动化封装、耦合及测试设备。

NPO和CPO进入批量制造以后，光芯片与光纤之间需要进行


高精度


对准，同时还要完成封装后的光电测试，这些工序对


自动化设备


的精度和生产节拍要求较高。

3、炬光科技

炬光科技主要对应CPO微光学器件。

公司产品包括微透镜、微透镜阵列和光纤耦合等器件。

光信号从FAU进入PIC或者从PIC耦合到光纤时，需要微透镜控制光束位置和形状，光纤通道增加以后，对微光学器件的一致性要求也会提高。

4、致尚科技

致尚科技主要对应高密度光纤连接。

公司产品包括MTP/MPO、FA-MT、保偏光纤阵列以及模场转换光纤阵列等。

NPO和CPO把大量光纤从前面板引到ASIC周围，高密度连接器和光纤阵列承担板内和设备内部的光路连接。

5、光库科技

光库科技布局DR4/DR8 FAU、MT-FAU、保偏光纤阵列、保偏尾纤、WDM以及MPO/MTP等产品。

这些产品分别对应光芯片耦合、外置光源供光、高密度连接和波分复用等环节，覆盖NPO和CPO内部多种光路需求。

6、腾景科技

腾景科技主要提供精密光学元组件、光纤阵列和WDM等光通信产品。

NPO和CPO提高集成度以后，光纤与光芯片之间的耦合、分光和波长管理都需要精密光学器件配合。

7、长飞光纤

长飞光纤在这条产业链中主要对应保偏光纤。

外置光源给硅光调制器供光时，需要尽量保持稳定的偏振状态，保偏光纤主要用于这一段供光链路。

这部分需求与具体CPO技术路线有关，不能直接外推到所有数据光纤。

8、长盈通

长盈通主要布局CPO用极细径抗弯保偏光纤。

光纤进入ASIC周围以后，板内空间更紧，弯曲半径也会受到限制。极细径和抗弯性能可以减少布线占用，同时满足外置光源到光引擎之间的保偏传输要求。

9、太辰光

太辰光主要对应MTP/MPO高密度


光纤连接器


、光柔性板和MT插芯等产品。

NPO和CPO取消部分前面板完整光模块以后，大量光纤需要通过高密度连接方式完成汇聚、重排和出纤，公司产品主要对应这一环节。

10、源杰科技

源杰科技主要对应大功率CW激光器。

公司已经布局70mW、100mW等大功率硅光CW光源，并继续推进更高功率产品。

CPO采用外置光源以后，对单颗激光器的输出功率、稳定性和可靠性要求提高，但具体用量还要看客户采用几路共享以及冗余方案。

11、仕佳光子

仕佳光子主要对应


高通


道FAU和硅光CW激光器。

公司布局CPO高通道FAU，同时拥有硅光使用的CW DFB激光器。

前者对应光纤与光芯片的高密度精密耦合，后者对应硅光方案的连续波光源。

以上为行业及产业链资料梳理，仅供交流，不构成投资建议。