共封装光器件（CPO）的驱动因素与优势 - 对更高互连带宽的永无止境的需求是塑造数据中心发展的关键趋势，驱动力来自互联网流量的持续增长和人工智能大型语言模型的快速扩展 [2] - 带宽提升通常伴随功耗增加，预计到2027年，一个英伟达机架的功耗将高达600千瓦，因此业界正寻求以皮焦耳/比特为单位的更高数据传输能效 [2] - 共封装光器件（CPO）正迅速发展，成为网络交换机中传统可插拔光模块的替代方案，通过将电子芯片和硅光子芯片集成在同一封装中，将光纤尽可能靠近ASIC或FPGA，从而显著降低功耗 [2] - 与可插拔模块相比，CPO技术可以节省30%的功耗，降低40%的每比特光器件成本，并实现1 Tbps/mm的带宽密度 [6] - CPO的优势还包括移除高功耗DSP、实现更高带宽和更低延迟、提高前面板连接密度以及改善散热 [6] CPO技术原理与挑战 - 理想的数据中心内部互连应尽可能用光纤替代铜线，并将光纤直接连接到网络交换机核心的硅芯片，以避免铜缆混合互连造成的信号损耗和信号完整性负面影响 [4] - 传统可插拔光模块使用铜线连接前面板和ASIC/FPGA，需要耗电量巨大的基于DSP的重定时器和纠错电路 [4] - 实现CPO面临复杂封装技术、连接器以及板级或机架级空间限制和散热要求的挑战 [4] - CPO发展得益于器件小型化和2.5D-3D封装技术的进步 [6] - 可插拔模块在可维护性方面可能仍有优势，但许多CPO解决方案通过采用可插拔激光源来解决可维护性问题 [6] 主要厂商进展与产品 - 博通的产品系列包括25.6 Tbps的Humboldt CPO交换机器件和51.2 Tbps的CPO以太网交换机Bailly，后者于2024年3月推出，据称可使光互连功耗降低70%，硅面积效率提高8倍 [8] - 思科在2023年OFC上展示了其CPO路由器相比传统路由器的实际功耗降低 [9] - 台积电发布名为COUPE的硅光子解决方案，计划于2026年将其集成到CoWoS封装技术基板上，目标实现功耗降低2倍、延迟降低10倍 [10] - 英伟达在2025年GTC大会上宣布将在其网络交换机中采用CPO技术，并创新性地使用微环调制器，声称其CPO方案可提供3.5倍更高能效、10倍网络弹性以及1.3倍更快部署速度 [12] - 英伟达将使用CPO技术构建其全新的Quantum-X和Spectrum-X硅光子网络交换机，预计分别于2025年晚些时候和2026年上市 [12] 市场预测与测试进展 - 根据Yole Group数据，CPO市场在2022年收入约为3800万美元，预计到2033年将达到26亿美元，2022年至2033年的复合年增长率为46% [14] - LightCounting预测CPO的研发活动正处于历史最高水平，预计2027年将实现大规模部署 [16] - 截至2025年7月7日，博通CPO技术已累计完成超过86,000小时的HTOL压力测试，相当于800G CPO端口550万小时的运行时间，测试显示CPO在"FEC tails"方面性能极其稳定 [18] - 博通CPO在35°C温度下每个端口的功耗稳定在5.5W [19] 技术演进与生态系统 - Coherent公司指出CPO和可插拔收发器针对两个需求不同的市场，高性能插座可以弥合需求差距 [22] - 博通和英伟达目前的CPO设计采用不可插拔（焊接式）CPO引擎以降低损耗，但可插拔CPO（会带来额外1 dB损耗）可能使市场更加开放竞争，Meta和微软等主要客户倡导建立此类生态系统 [25] - Lumentum展示了用于CPO的外部激光源中的高功率CW激光器的性能数据 [26] - Alfalume公司分享了量子点激光器的最新研究成果，其在高温下表现出更优异的性能 [29] - Senko公司讨论了光纤与CPO的连接解决方案，包括可拆卸的光纤芯片连接器 [31] - Poet Technologies和Scintil Photonics等公司介绍了各自在晶圆级集成和封装方面的独特方法 [35] - Avicena公司的二维微型LED阵列解决方案据称可实现5pJ/bit的能效 [36] - Nubis Communications开发了基于高速硅光子技术的二维阵列互连产品，无需齿轮箱 [39] - Celestial AI和LightMatter等初创公司致力于开发更先进的第四代CPO技术，将光互连置于ASIC下方 [41] 博通Tomahawk Ultra交换机 - 博通Tomahawk Ultra交换机是一款专为横向扩展网络设计的新产品，采用与Tomahawk 5 100%引脚兼容的设计，是一款51.2Tbps的交换机 [45] - 该交换机采用单片式设计，共享与TH5相同的512x100Gbps Peregrine SerDes，采用5nm工艺，能够驱动长达4米的DAC或铜质背板 [45] - 为实现250ns的低延迟，博通使用了比TH5更多、更快的包处理流水线，并重新设计了流量管理器和缓冲存储器架构，牺牲了数据包缓冲区大小为网络内集合引擎腾出空间 [46] - TH-U提供最大256个200GbE端口，允许其在单跳中连接多达256个XPU [47] - TH-U支持"扩展以太网"规范所需的功能，如链路层重试和基于信用的流量控制，以实现硬件级可靠性，并支持AI转发报头 [46]

财务表现 - 2025年上半年营业收入147.89亿元，同比增长37% [2] - 2025年上半年整体毛利率39.33%，光模块业务毛利率约40% [3] - 2025年上半年净利润42.42亿元，净利润率28.70% [3] - 2025年Q2单季度营业收入81.15亿元，环比增长22% [3] - 2025年Q2毛利率41.5%，环比提升近5个百分点 [3] - 2025年Q2合并净利润25.52亿元，环比增长51%，净利润率首次超30% [3] - 2025年Q2归母净利润24.12亿元，环比增长52% [3] 产品与产能 - 800G光模块出货量快速增长，硅光比例提升推动毛利率增长 [4] - 1.6T光模块在2025年Q2开始逐步出货，预计未来两个季度持续量产 [4] - 公司积极推进1.6T和800G高端产品在国内外产能建设 [4] - 3.2T可插拔光模块具备开发能力，但放量仍需时间 [8] - 国内产能毛利率较低，但通过差异化产品开发预计下半年提升 [8] 供应链与成本 - 800G和1.6T需求增长快于原材料供给，部分重点原材料供应偏紧张 [5] - 公司针对2025年下半年及2026年需求积极备货 [5] - 通过产品技术、规模采购等方法平衡原材料成本对毛利率的影响 [8] 技术发展与市场需求 - 1.6T等高端产品毛利率更好，当前出货以硅光为主 [5] - 光连接解决方案有望进入scale-up新应用领域 [7] - scale-out场景中光模块需求空间较大，800G和1.6T需求快速增长 [12] - 数据中心互联（ZR）需求增长，公司推广800G ZR产品 [14] - 公司在高速铜连接和液冷产品布局进展符合预期 [13] 财务策略与股东回报 - 公司首次实施中期现金分红，未来将逐步加大分红比例 [6] - 经营现金流充裕，有能力持续回报股东 [6] - 公司通过锁定敞口和对冲策略管理汇兑风险 [10]

文章核心观点 AI和HPC数据中心计算节点需超越芯片或封装获取更多资源，但目前无开放扩展协议，新协议UALink和超级以太网旨在解决纵向和横向扩展通信缺陷，预计2026年底开始出现在数据中心 [1][26] 多种通信任务 - 计算节点容量有限，需依赖其他节点分配问题，通信协议分三类，最低级是芯片到芯片互连，中间通信级别可扩展，UALink在此发挥作用 [3] - UALink可连接主GPU单元，增加带宽、减少延迟，能与任何加速器配合，抽象加速器区别，优化xPU到xPU内存通信 [4] 超越机架 - 机架外资源需通过以太网横向扩展通信，与纵向扩展覆盖范围不同 [5] - 超级以太网建立在传统以太网之上，解决横向扩展问题，加速数据中心以太网 [6] 扩展：一片绿地 - 现有扩展技术由专有解决方案组成，效率低，UALink联盟成立，目标是促进AI加速器操作，由事务层、数据链路层和物理层组成 [8] - UALink针对AI和HPC工作负载优化，不具备PCIe所有功能，但满足特定需求，初始版本为224Gbps和半速版，后续推-128版本，预计不挑战PCIe或CXL [9] - UALink 1.0规范预计下个季度内推出并免费下载 [10] 横向扩展：基于以太网构建 - 以太网广泛应用，但尾部延迟损害性能，通信延迟不固定、不可预测，对AI和HPC工作负载问题严重 [12][13] - 超级以太网联盟针对通信提供强制和可选功能，可通过网络接口卡或结构端点连接，CPU和GPU均可参与 [14][15] 为以太网添加层 - 超级以太网在标准以太网基础上添加第3层和第4层，传输层管理事务语义，减少整体系统延迟，第3层仅用IP未更改 [17] - 传输层在端点实现，源端点决策，接收端点反馈，出现问题数据包发送NACK及诊断信息，源重新选择路径 [17][18] 新功能有助于减少尾部延迟 - 超级以太网通过无序交付、链路级重试、流量控制和数据包喷射减少延迟，部分功能可选，早期网络需交换机升级才有链路级重试功能 [20][21] - 这些功能提供更快传输选项，减少重试次数，虽可能增加名义延迟，但减少尾部延迟，使系统更快开始 [22] - 超级以太网1.0规范预计4月或5月发布，端点创建快，交换机升级慢，UEC保持对协议控制，与多组织合作避免分叉 [23][24] 结论 - AI是杀手级应用，HPC可搭便车，超级以太网允许选择交易语义，两项协议规范2025年上半年推出，经评估后应用到硅片，2026年底可能出现在数据中心 [26]