本文來自微信公眾號(hào)“中國(guó)電子報(bào)”。
自ChatGPT開始的人工智能浪潮帶火了很多領(lǐng)域。其中，光通信領(lǐng)域就出現(xiàn)了一匹名為“CPO”（共封裝光學(xué)）的黑馬：2023年年初，CPO概念出現(xiàn)，至年中，股價(jià)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(xiàng)應(yīng)用于光通信模塊封裝領(lǐng)域的技術(shù)，是否將引領(lǐng)光模塊市場(chǎng)？
何為CPO？
CPO是英文Co-packaged optics的簡(jiǎn)寫，意為共封裝光學(xué)，該技術(shù)特點(diǎn)在于將硅光模塊和CMOS芯片用先進(jìn)封裝（2.5D或3D封裝）的形式集成在一起，以此實(shí)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(shù)據(jù)中心領(lǐng)域。
該技術(shù)并不是近幾年才出現(xiàn)，但隨著AI對(duì)數(shù)據(jù)中心等通信基礎(chǔ)設(shè)施的傳輸效率提出了更高的要求，使得適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)連接帶寬增加需求的CPO技術(shù)及其相關(guān)業(yè)務(wù)備受關(guān)注。
在CPO技術(shù)出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)的技術(shù)是把硅光模塊和CMOS芯片獨(dú)立為兩個(gè)單獨(dú)的模塊，再在PCB板上連接到一起。在這種技術(shù)路線中，光模塊被設(shè)置在交換機(jī)內(nèi)部，靠銅線傳輸信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)模塊化，硅光模塊或者CMOS芯片其中任何一個(gè)出問題都可以單獨(dú)更換。
共封裝光學(xué)示意圖
當(dāng)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(dòng)下，數(shù)據(jù)中心所需的線路速率進(jìn)一步提升至400G乃至800G。在這樣的情況下，傳統(tǒng)技術(shù)方案中以銅傳輸信號(hào)的技術(shù)路線的劣勢(shì)逐漸顯現(xiàn)——銅I/O正在接近物理極限，將難以支持?jǐn)?shù)據(jù)中心服務(wù)器的密度提升。同時(shí)這種傳統(tǒng)技術(shù)集成度低、功耗高的問題也逐漸顯現(xiàn)出來。
銅傳輸?shù)葌鹘y(tǒng)技術(shù)面對(duì)AI需求的“力不從心”，為CPO這一封裝技術(shù)帶來了市場(chǎng)需求。其最主要的應(yīng)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(hào)和光信號(hào)之間的互相轉(zhuǎn)換，在發(fā)送端實(shí)現(xiàn)電-光轉(zhuǎn)換，在接收端實(shí)現(xiàn)光-電轉(zhuǎn)換。應(yīng)用CPO技術(shù)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(hào)轉(zhuǎn)化，傳輸速率大大提高，同時(shí)功耗更低、體積更小、大規(guī)模量產(chǎn)的成本也更低。
當(dāng)前，布局CPO技術(shù)的企業(yè)主要為博通、美滿科技等通信基礎(chǔ)設(shè)施上游供應(yīng)商。其中，博通于2023年3月宣布量產(chǎn)全球首款51.2Tbps交換機(jī)芯片。多數(shù)光模塊國(guó)內(nèi)廠商還處于CPO技術(shù)的探索期，少數(shù)廠商正在嘗試在高速率光模塊中采用CPO技術(shù)。
AI帶動(dòng)，實(shí)火虛火？
記者查閱了國(guó)內(nèi)CPO概念相關(guān)上市公司的營(yíng)收情況。從財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)來看，當(dāng)前，AI對(duì)國(guó)內(nèi)光模塊企業(yè)營(yíng)收的帶動(dòng)作用并不像許多業(yè)界人士預(yù)期的那樣明顯。部分企業(yè)2023年度營(yíng)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(yíng)收分別為2.87億、3.77億和5.42億元，分別同比增長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)營(yíng)收30.26億元，同比增長(zhǎng)14.9%，凈利潤(rùn)達(dá)到6.92億元，同比增長(zhǎng)89.45%。也有部分企業(yè)營(yíng)收情況并不理想。
關(guān)于CPO、高速率光模塊的未來走向，市場(chǎng)觀點(diǎn)并不一致。
光迅科技數(shù)據(jù)與接入產(chǎn)品業(yè)務(wù)部市場(chǎng)總監(jiān)林韜在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，800G、1.6T高速光模塊產(chǎn)品目前還是藍(lán)海市場(chǎng)。數(shù)據(jù)中心、算力中心對(duì)光模塊的訴求主要是更高速率，更低功耗。“目前，1.6T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(jīng)驗(yàn)看，一款產(chǎn)品，如果整個(gè)市場(chǎng)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(gè)市場(chǎng)就成紅海市場(chǎng)了。所以我們的目標(biāo)，就是以最快的速度推出滿足客戶需求的新產(chǎn)品，搶占高端產(chǎn)品藍(lán)海市場(chǎng)。”
多家市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu)也給出積極信號(hào)：
LightCounting預(yù)測(cè)，全球光模塊的市場(chǎng)規(guī)模在未來5年將以CAGR11%保持增長(zhǎng)，2027年將突破200億美元，預(yù)計(jì)中國(guó)光模塊市場(chǎng)也將進(jìn)一步增長(zhǎng)，2028年中國(guó)光模塊市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)35億美元。
浙商證券預(yù)測(cè)，在2026年，HPC和AI集群將成為CPO光學(xué)的最大細(xì)分市場(chǎng)。CPO出貨量以800G和1.6T端口計(jì)算，可以組合成3.2T或6.4T光學(xué)芯片，采用硅光子實(shí)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(jì)算和存儲(chǔ)的下一代架構(gòu)再增加10倍帶寬，并且在核心交換設(shè)備接口方面已經(jīng)有規(guī)模化的應(yīng)用。
2026年CPO出貨應(yīng)用領(lǐng)域
另一方面，記者在采訪中也聽到了一些唱衰的聲音。國(guó)內(nèi)某知名券商分析師告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，AI對(duì)光模塊等通信基礎(chǔ)設(shè)施的帶動(dòng)作用有限，他認(rèn)為國(guó)內(nèi)外對(duì)AI相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的需求量嚴(yán)重高估。“股價(jià)可能波動(dòng)，業(yè)績(jī)我個(gè)人不認(rèn)為會(huì)有起色。三五年內(nèi)AI不會(huì)為計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施企業(yè)帶來很多增長(zhǎng)。”該分析師說道。
高速率光模塊最有希望
數(shù)據(jù)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(wù)拓展總監(jiān)張金雙在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示：“當(dāng)前國(guó)外云計(jì)算數(shù)據(jù)中心使用的光模塊正處于從400G到800G過渡的階段，國(guó)內(nèi)的換代速度慢一些，主要還在使用400G這一代光模塊。”
市場(chǎng)對(duì)光模塊傳輸速率的需求與數(shù)據(jù)中心中搭載的CPU/GPU等算力產(chǎn)品所需的帶寬有關(guān)。“如果是計(jì)算性能很高、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。”張金雙表示。也正是因此，當(dāng)前全球?qū)Ω咚俟饽K需求走在最前列的就是海外云服務(wù)商，尤其是AI應(yīng)用已經(jīng)開始了800G光模塊的部署。
林韜表示，在國(guó)內(nèi)，光模塊的傳輸速率過去多年都是由運(yùn)營(yíng)商電信網(wǎng)絡(luò)需求驅(qū)動(dòng)。在2020年以后，更多的是由互聯(lián)網(wǎng)資訊商——尤其是數(shù)據(jù)中心的需求驅(qū)動(dòng)。“數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的迭代速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于之前的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度，如果現(xiàn)有技術(shù)無法滿足需求，那么將帶動(dòng)CPO等新興技術(shù)加快產(chǎn)品應(yīng)用步伐。”
影響光模塊數(shù)據(jù)傳輸速率的因素有這樣幾個(gè)：其一是是數(shù)據(jù)通道的封裝數(shù)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(shù)據(jù)中心用戶，尤其是AI應(yīng)用的另一個(gè)重要的關(guān)注指標(biāo)。降低功耗，也就成為光模塊企業(yè)需要重點(diǎn)思考的問題。“更高速率、更低功耗一直是產(chǎn)業(yè)努力的方向。“張金雙表示，”通過光模塊內(nèi)部芯片和器件工藝升級(jí)、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。”
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(shù)升級(jí)都占了非常重要的部分。在這樣的情況下，CPO成為產(chǎn)業(yè)技術(shù)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(chǎn)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(shù)。
國(guó)內(nèi)CPO概念上市企業(yè)CPO布局及進(jìn)展
數(shù)據(jù)來源：浙商證券
浙商證券報(bào)告表示，從1.6T開始，傳統(tǒng)可插拔速率升級(jí)或達(dá)到極限，后續(xù)光互聯(lián)升級(jí)可能轉(zhuǎn)向CPO方案。LightCounting認(rèn)為，CPO技術(shù)最大的應(yīng)用場(chǎng)景在HPC和AI簇領(lǐng)域的CPU、GPU即TPU市場(chǎng)。到2026年，HPC和AI簇預(yù)計(jì)成為CPO光器件最大的市場(chǎng)。CPO出貨量預(yù)計(jì)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(dá)到30%。
一項(xiàng)尚處于藍(lán)海的新技術(shù)，關(guān)聯(lián)上了AI這一熱點(diǎn)，從而引發(fā)市場(chǎng)的關(guān)注和相關(guān)企業(yè)的股價(jià)上漲，是符合經(jīng)濟(jì)規(guī)律的現(xiàn)象。然而，市場(chǎng)的期許距離客戶企業(yè)真正采用，在時(shí)間和實(shí)踐上都會(huì)有一段距離。CPO接下來的市場(chǎng)表現(xiàn)，將要看布局者與市場(chǎng)需求，誰跑得更快。畢竟如果需求來了，風(fēng)口不會(huì)等人。
