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伯恩斯坦：共封装光学（CPO）入门：数据中心连接之战内幕

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原标题：Co Packaged Optics (CPO) Primer: Inside the War for Datacenter Connectivity

摘要

本报告深入探讨共封装光学（CPO）的技术路线图、采用时间线及受益方。CPO通过将光学引擎与XPU或交换芯片集成在同一基板上，相比可插拔光学收发器，可提供更优的能效、信号完整性和网络弹性。英伟达声称其CPO交换机相比传统可插拔方案能效提升3.5倍，网络弹性提升10倍，并计划今年晚些时候与三个合作伙伴进行初始部署。博通已推出第三代CPO交换机，Lumentum确认了数亿美元的CPO产品订单，计划2027年发货。然而，CPO的采用面临制造良率、测试复杂性、光纤耦合以及CSP对可维护性和供应商集中度的担忧等重大障碍。报告认为，CPO的大规模采用需要时间，将从scale-out开始，预计2027年小批量出货，而scale-up的采用更为保守。供应链中，英伟达、博通、台积电及OSAT等半导体供应商将受益，组件和光子设备制造商如Lumentum、FOCI、Chroma ATE以及ABF基板供应商也有望获益。报告预计，未来两三年内CSP仍将偏好可插拔光学收发器，铜互连在scale-up中仍将是主流。

主要观点

  • CPO通过将光学引擎与芯片集成在同一基板上，消除了DSP，从而提升能效和信号完整性。
  • 英伟达声称其CPO交换机相比传统可插拔方案能效提升3.5倍，信号完整性提升63倍，网络弹性提升10倍，部署速度提升1.3倍。
  • 博通报告其CPO交换机光学成本每比特降低40%，Meta测试博通Bailly CPO交换机在51.2T交换机系统中节省500W以上功耗。
  • 英伟达和博通将采用台积电的COUPE技术来键合电子和光子芯片，光纤阵列单元（FAU）和微光学器件精确对准在顶部。
  • CPO采用面临制造良率、测试复杂性、光纤耦合以及CSP对可维护性和供应商集中度的担忧等障碍。
  • CPO市场将比当前可插拔光学生态系统更为集中，削弱CSP的议价能力。
  • CPO的大规模采用将从scale-out开始，预计2027年小批量出货；scale-up的采用更为保守，需要更多时间测试可靠性。
  • 英伟达的“CPO”更接近NPO（近封装光学），具有可拆卸光学引擎以便维护。
  • 中间解决方案如LPO和NPO相比传统可插拔方案功耗降低三分之二，为CPO成熟提供过渡。
  • 报告预计未来12个月内将听到更多CPO技术和客户采用计划的进展。
  • 供应链中，半导体供应商如英伟达（评级：跑赢大盘）、博通（跑赢大盘）、台积电（跑赢大盘）和OSAT将受益；组件和光子设备制造商如Lumentum、FOCI、Chroma ATE（跑赢大盘）以及ABF基板供应商也有望获益。
  • 对于台积电，CPO的直接收入贡献较小，但可加强其前端晶圆和CoWoS业务。
  • 插座供应商如Lotes应从NPO中受益。
  • 报告预计未来两三年内CSP仍将偏好可插拔光学收发器，而非CPO。
  • 在scale-up中，铜互连未来两年仍将是主流，共封装铜（CPC）可能延长其生命周期，受益者包括立讯精密（跑赢大盘）。

论述逻辑

报告从AI数据中心对互联带宽的指数级需求出发，指出传统可插拔光学收发器在功耗、成本和可靠性方面的局限性，从而引出CPO作为下一代解决方案。CPO通过集成光学引擎消除DSP，提升能效和信号完整性，但面临制造和可靠性挑战。报告分析了CPO在scale-out和scale-up中的不同采用路径，认为scale-out将率先采用，而scale-up需要更长时间。同时，中间解决方案如LPO和NPO提供过渡。供应链方面，CPO依赖半导体工艺，因此半导体供应商和光学组件/设备制造商将受益，而CSP短期内仍偏好可插拔方案。最后，报告指出铜互连在scale-up中仍将保持主流地位。

关键展望

  • 英伟达CPO交换机初始部署预计今年晚些时候（2026年）与三个合作伙伴进行。
  • Lumentum确认数亿美元CPO产品订单，计划2027年发货。
  • CPO/NPO预计2027年开始小批量出货，用于scale-out。
  • 未来12个月内预计将有更多CPO技术和客户采用计划的进展。
  • 未来两三年内CSP仍将偏好可插拔光学收发器。
  • 铜互连未来两年在scale-up中仍将是主流。
  • 报告未明确给出具体时间窗口或目标价。

推荐标的

  • NVDA (NVIDIA)：评级跑赢大盘，目标价$275。理由：数据中心机会巨大且仍处于早期，有实质性上行空间。
  • AVGO (Broadcom)：评级跑赢大盘，目标价$475。理由：2025年AI强劲轨迹有望加速进入2026年，受软件、现金部署和出色利润率及自由现金流支撑。
  • TSM (TSMC)：评级跑赢大盘，目标价NT$1,800.00（台股）/$330（美股）。理由：强劲AI前景应维持台积电盈利CAGR约30%持续两年，高质量且估值不高限制下行风险。
  • Chroma ATE (2360.TT)：评级跑赢大盘，目标价NT$970.00。理由：预计Chroma的CPO FAU组装设备将在2027年成为新收入来源。
  • Largan (3008.TT)：评级市场表现，目标价NT$2,600.00。理由：可能受益于CPO采用，但取决于产品成熟度；正在进行内部光学研发，但大规模生产可行性仍不确定。
  • Luxshare (002475.CH)：评级跑赢大盘，目标价CNY74.00。理由：是GB300铜连接的新供应商，并推广其CPC技术。
  • Unimicron (3037.TT)：评级跑赢大盘，目标价NT$270.00。理由：作为ABF基板公司，应受益于CPO，后者利用先进封装并需要更大基板面积。

关键图表

报告未提供可裁切的关键图表。

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