报告行业投资评级 - 行业投资评级为“看好（维持）” [4] 报告的核心观点 - AI集群向更高密度演进，光互连架构正从可插拔光模块迈向NPO/CPO，CPO通过将光引擎靠近交换ASIC，可降低高频线路及信号完整性电器件使用要求，突破电信号传输瓶颈，成为AI交换机的重要演进方向 [4] - CPO制造复杂度远超光模块，设备需求同步升级，CPO量产有望推动光模块制造体系从传统“模块级封装测试”向“晶圆厂+OSAT”升级 [4] - 测试、耦合及先进封装有望成为产业化最先受益环节，设备国产化窗口正在打开 [4] - CPO制造体系重构带来的设备升级有望提升设备公司估值中枢 [4] 根据相关目录分别进行总结 1. AI互连升级，CPO交换机进入产业化验证窗口 - AI基础设施的瓶颈正从算力能力和存储能力转向连接能力，AI算力网络对计算的需求量每18个月增长10倍 [7] - 传统可插拔光模块在功耗和信号传输速率方面压力加大，CPO通过将光引擎靠近交换ASIC，可降低高频线路以及信号完整性电器件使用要求 [7] - 当前NVIDIA、Broadcom、Marvell等厂商已推动CPO交换机从概念验证走向产品化验证 [7] 1.1 AI集群互连规模扩张，功耗与带宽密度或成为瓶颈 - CPO需求由scale-out和scale-up共同拉动，在Scale-out网络中CPO能以更低时延和功耗支持长距离高带宽连接，在Scale-up网络中CPO可替代铜互连提供更高连接密度和更低功耗 [9] - 据Yole Group预计，数据中心CPO光引擎市场规模将由2024年的约4600万美元增长至2030年的约81亿美元，2024-2030年CAGR约137% [9] - 对应CPO光引擎出货量预计由2024年的约3.1万颗增长至2030年的约1341万颗，CAGR约176% [9] - 传统可插拔光模块中，交换ASIC需通过较长电走线连接前面板光模块，CPO通过将光引擎靠近ASIC缩短长距离电互连，提升交换容量并降低系统功耗 [14] - 据SemiAnalysis测算，800G DR4 DSP光模块功耗约16-17W，而NVIDIA Q3450 CPO交换机中光引擎叠加外置激光源每800G带宽功耗约4-5W，功耗降低约73% [15] 1.2 光进铜退：可插拔光模块-NPO-CPO，光电转换位置持续靠近ASIC - 从可插拔光模块到OBO/NPO/CPO，光电转换位置持续从交换机前面板向ASIC靠近，电互连比例逐步下降、光互连比例逐步提升 [17] - 传统可插拔光模块系统基本是“100%铜互连”，NPO电/光比例约为“50%铜+50%光”，2.5D CPO阶段光互连占比提升至约80%，远期3D CPO目标走向“100%光互连” [17] - 随着光电转换位置持续靠近ASIC，系统带宽预计将从约800G提升至12.8T以上，功耗和时延显著下降 [17] - NPO作为可插拔光模块迈向CPO的过渡过程，光引擎仍可插拔并且可从基板上分离 [18] - 可插拔光模块、NPO、CPO并非替代关系，而是不同场景下长期共存 [23] - 可插拔光模块电通道长度约15–30厘米，单位比特功耗约15–20pJ/bit，NPO电通道长度约2-5厘米，单位比特功耗约8–15pJ/bit，CPO电通道长度为毫米级，单位比特功耗已展示约5–10pJ/bit [24] - 可插拔光模块带宽密度受前面板模块笼子面积及光纤数量限制，CPO带宽密度最高，单台交换机可实现超过51Tb/s的带宽 [24] - CPO将光模块不断向交换芯片靠近，最终将光引擎和电交换芯片封装成一个芯片，光引擎包含光学元件和电子元件 [24] - 光电共封装光模块根据PIC和EIC封装的物理排布方式不同可分为基于2D封装、2.5D封装和3D封装 [24] - 基于2D封装的CPO技术将PIC和EIC并排放置在基板或PCB上，发展出基于Wirebonding、倒装、FOWLP的3种技术方案 [27] - 基于2.5D封装的CPO技术将EIC和PIC均倒装在中介层上，发展出基于玻璃转接板、硅转接板和EMIB的3种技术方案 [28] - 基于3D封装的CPO技术通过将光电芯片进行垂直互连，包含基于TSV的PIC转接板、基于TSV的EIC转接板、基于挖腔转接板等技术 [30] - COUPE是台积电针对硅光子与CPO推出的专用整合平台，主要依赖3D垂直堆叠的封装技术，将光引擎与电子芯片进行紧密的垂直堆叠与整合 [31] 1.3 CPO核心部件：ASIC、EIC、PIC、OE、FAU、ELS等 - CPO系统由光电转换、光源供给及光纤连接管理等多个功能单元共同构成 [35] - ASIC是专用集成电路，专为特定任务或应用设计的微芯片处理器 [37] - EIC是电子集成电路，包含驱动电路、跨阻放大器和后级放大器 [37] - PIC是光子集成电路，包含光波导、分光器、合光器、光调制器以及光电探测器等器件 [37] - OE是光引擎，将PIC、EIC与FAU集成在一起的模块 [37] - FAU是光纤阵列单元，实现光波导器件与光纤高精度连接的关键器件 [38] - ELS是外置光源，为光引擎中的调制器部分提供光信号的高功率连续波激光光源 [38] - Shuffle Box是光纤重排盒，用于管理复杂光纤互连关系的无源模块 [38] 1.4 CPO交换机：从概念走向产品 - CPO交换机正从概念验证进入头部厂商产品化验证阶段，NVIDIA、Broadcom、Marvell等已陆续推出CPO交换机或参考方案 [40] - NVIDIA以Spectrum-X、Quantum-X硅光交换机为代表，Broadcom围绕Tomahawk平台迭代Humboldt、Bailly、Davisson等CPO方案，Marvell推出TX9190 CPO交换机参考设计 [40] - NVIDIA Quantum 3450交换机可支持115.2Tbps带宽，提供144个800G端口，液冷设计 [42] - NVIDIA Spectrum 6810可实现102.4Tbps总带宽，支持128个800G端口 [42] - NVIDIA Spectrum 6800可实现409.6Tbps总带宽，支持512个800G端口 [42] - Corning、Coherent、台积电等厂商已与英伟达建立合作生态，合作伙伴业务涉及光通信、光学和光电子系统、晶圆代工等 [45] - 2026年6月1日，英伟达宣布NVIDIA Spectrum-X以太网硅光技术现已全面量产，与使用传统收发器的网络相比，可实现能效提升5倍，AI正常运行时间提升5倍，部署时间快1.3倍 [46] - 博通自2021年起推出第一代CPO，至今已迭代三代，第三代CPO器件Davisson交换芯片交换容量达到102.4Tbps，集成了16个6.4 Tbps Davisson DR光引擎和64个Condor 3nm SerDes核心 [50] - 博通CPO光引擎采用台积电COUPE技术，可将光互连功耗降低约70% [50] - Marvell于2025年推出TX9190交换机，交换芯片交换容量达到51.2Tbps，交换ASIC周围环绕16个光引擎、共1152根光纤 [53] - 2026年6月1日Marvell发布的Teralynx T100是首颗102.4Tbps、专为AI打造的交换芯片，采用3nm单片设计，典型功耗低于1000W [53] 2. CPO制造：从模块走向晶圆、光学组装、封装协同 2.1 CPO产业链：全产业链参与者覆盖原材料至运营商 - CPO供应链覆盖原材料、零部件制造、集成封装和系统部署等环节 [55] - 零部件制造是供应链中的关键环节，PIC大型厂商包括Lumentum、Coherent、Broadcom和Intel [56] - 交换ASIC主要由Broadcom和NVIDIA等厂商提供 [56] - 封装环节，台积电的CoWoS和SoIC技术以及日月光的相关封装方案用于实现ASIC与PIC的集成 [57] - 组装与测试环节，富士康负责高精度光学对准，Keysight提供严格的测试与验证 [59] 2.2 CPO制造体系：供应链价值向半导体与先进封装环节转移 - CPO量产有望推动光模块制造体系从传统“模块级封装测试”向“晶圆厂+OSAT”升级 [62] - CPO在硅光子晶圆制备基础上进一步引入激光器芯片集成、光纤耦合/装配、电热协同封装和光电联合测试校准等环节 [62] - 供应链价值正在从传统光模块厂商向半导体与先进封装环节转移 [62] - CPO的制造复杂度远超传统光模块，从光子晶圆测试、芯片键合、光引擎装配到整机测试，每个环节都需要微米级精度的专用设备 [65] 2.3 设备需求：从模块扩展到光引擎与系统级制造 - CPO技术演进预计将优先拉动测试、耦合、先进封装设备需求 [68] - CPO涉及交换ASIC、硅光PIC、EIC等多芯片异构集成，并引入外置光源、FAU高密度耦合、先进键合和系统级测试等新要求 [68] - CPO对亚微米级贴装、TCB/激光辅助键合、倒装热压、多通道并行耦合及高精度测试设备提出更高要求 [68] 2.3.1 测试：贯穿四个阶段，设备价值量有望显著提升 - CPO检测与测试环节仍是一大难点，行业尚未形成统一标准，相关流程仍在很大程度上依赖人工操作 [70] - PIC测试需要测量插入损耗、偏振相关损耗、响应度、波导传输损耗以及光串扰等参数，对单颗PIC进行100%全检平均需要超过100秒 [70] - CPO测试主要分为四个阶段：PIC晶圆级测试、EIC-PIC晶圆级测试、OE级测试、先进封装模组级测试 [71] - PIC晶圆级测试是最关键的环节 [71] - EIC测试使用电探针进行接触测试，对准精度为微米，行业已大规模生产和自动化 [73] - PIC测试使用光学探头向波导传输光信号，对准精度为纳米，行业尚无统一标准 [73] - ficonTEC（罗博特科）提供晶圆级电光测试仪（价格4.1-9.9百万元）、晶粒级电光测试仪（价格2.5-6.6百万元）、芯片级电光测试仪（价格2.5-6.6百万元）、模组级电光测试仪（价格3.3-5.8百万元）、自动化光学测试组装器件测试与验证（价格2.1-3.7百万元） [76] 2.3.2 耦合：精度与通道密度双升，量产难点打开设备增量空间 - 光纤耦合是将光纤与片上波导精确对准以实现平滑高效光传输的过程 [77] - FAU在CPO中被广泛用于辅助光纤耦合，以低插入损耗将来自硅透镜的光耦合到光纤中 [77] - 实现光纤耦合主要有两种方式：边缘耦合和光栅耦合 [78] - 目前光纤的最小间距为127微米，每毫米最多可容纳8根光纤 [78] - 业界正致力于研发80µm间距和多芯光纤，以进一步提高特定区域可容纳的光纤数量 [78] - NVIDIA Spectrum-X以太网硅光技术全面量产，标志着CPO从技术验证进入新阶段，上游设备环节有望率先受益 [79] - CPO对测试、耦合和高精度贴装设备提出更高要求，测试端自动化测试需求迫切，耦合端对纳米级对准、多通道并行耦合和良率控制要求显著提升 [79] 3. 投资分析意见 - CPO制造体系重构带来的设备升级有望提升相关设备公司估值中枢 [80] - 进入CPO时代，PIC制造、先进封装、光引擎组装及系统级集成形成新的制造体系，设备需求明显前移至晶圆制造及先进封装阶段 [80] - 预计2026—2028年或将是CPO设备订单率先释放阶段 [80] - 重点关注率先进入CPO核心制造环节的设备企业，建议围绕“测试+耦合+先进封装”三条主线布局 [80] - 测试环节重点关注：罗博特科、联讯仪器、燕麦科技、杰普特、奥特维等 [80] - 光学组装及耦合环节重点关注：罗博特科、凌云光等 [80] - 先进封装环节重点关注：快克智能等 [80] - 罗博特科旗下ficonTEC已向台积电交付适用于CPO封装技术的微组装设备 [81] - 联讯仪器面向硅光/CPO应用的大功率光芯片KGD分选测试系统已实现全球头部光芯片企业的量产供货，CPO芯片KGD分选测试系统已取得全球CPO芯片龙头企业订单 [81] - 快克智能围绕先进封装TCB热压键合设备持续开展技术攻关，设备可适配HBM堆叠、CoWoS封装、CPO光电共封等前沿场景 [81] - 凌云光与德国Vanguard Automation战略合作，引入3D光子引线键合技术相关产品，已在高速光模块、CPO/OIO光芯片耦合中实现应用 [81] - 燕麦科技通过收购Axis-Tec加速拓展硅光晶圆检测等高附加值市场 [81] - 奥特维光通信检测设备产品线将“从可插拔向CPO方向迭代”，现有AOI已覆盖PCB来料、贴片、打线、耦合和成品检测 [81] - 杰普特布局FAU、MPO/MMC等光连接产品 [81] - 广立微宣布与浙江大学共建“硅光技术及量测装备联合研发中心”，共同开展晶圆级硅光测试设备、硅光器件良率提升解决方案研发 [81] - 建议关注光模块设备相关领域在CPO工艺流程中具备一定技术迁移能力的三类公司 [82] - 第一类测试仪器设备公司：华兴源创、华盛昌、日联科技、普源精电、鼎阳科技、优利德 [82] - 第二类具备贴片、耦合等核心工艺设备能力的设备厂商：科瑞技术、博众精工、凯格精机、智立方、猎奇智能（拟上市） [82] - 第三类AOI检测设备和受益于设备升级的机器视觉上游设备公司：奥普特、埃科光电、天准科技等 [82]