国元证券CPO行业深度报告指出，随着Scaling Law从预训练参数扩展延伸至推理阶段并行计算，集群内互联带宽需求持续提升。在低功耗、高速率的双重需求驱动下，CPO（共封装光学）技术正成为数据中心光电转换的终局结构。博通推出Tomahawk 6单芯片102.4T交换容量，英伟达发布Quantum-X Photonics CPO交换机，LightCounting预测2027年CPO端口将占800G/1.6T端口总数的30%。CPO产业化加速在即，上游光引擎、FAU、MPO、ELS光源模块等器件供应商迎机遇。
算力需求高增，并行计算推动互联带宽提升
预训练阶段Scaling Law表明模型性能与参数量、算力供给成正比。尽管预训练后期边际效应放缓，但推理阶段算力需求指数型增长，推动算力集群规模高速扩张。SemiAnalysis数据显示，自2023年Q1以来智算算力规模以50-60%的季度环比速度快速增长。
并行计算成为平衡计算成本和模型性能的重要路径。根据Qwen团队研究，8个并行流可直接对应参数翻3倍的效果，但实际硬件成本微乎其微。训练阶段并行过程大幅提升“大规模同步”需求，不同处理器之间需通信以同步模型参数或梯度，直接推动集群内互联带宽和通信器件需求。
从数据中心TCO看，无论上架率和外电负载率如何，电费始终位居成本首位。功耗是决定电费的直接因素，CPO通过降低功耗有效优化OPEX。在集群大规模、高速率、低功耗需求下，集成式模块成为更优选择。
CPO高性能优势推动渗透率快速提升
CPO通过将光学组件直接集成至Switch ASIC封装内部，高速电信号传输距离缩短至毫米级，有效降低信号衰减与串扰。功耗方面，CPO架构降至5-10pJ/bit（传统可插拔方案15-20pJ/bit），博通CPO交换机实现5.5W/800G，英伟达方案每1.6T端口功耗从30W降至9W（降幅70%）。速率方面，信号传输距离缩短，带宽密度提升，延迟降低50%以上。
LightCounting预测，到2027年800G和1.6T端口总数中CPO端口将占近30%。CPO兼容主流交换机ASIC芯片设计，无需颠覆性改造基础设施，形成“技术升级-成本下降-渗透加速”的正向循环。硅光引擎（OE）是CPO交换机内部实现光电转换的核心，当前主流采用3D封装，台积电COUPE平台已通过Hybrid Bonding技术将EIC与PIC键合在一起。
头部厂商CPO方案产业化加速
2025年6月博通正式交付Tomahawk 6交换机芯片，率先实现单芯片102.4Tbps交换容量（市场两倍）。支持100G/200G SerDes和CPO，满足十万到百万卡集群的AI网络部署。2025年3月英伟达GTC发布Quantum-X Photonics和Spectrum-X Photonics两款CPO交换机，Quantum-X搭载4颗28.8T ASIC，交换容量115.2T，内部采用单波长MRM微环调制器，信号速率200Gbps。
CPO交换机内部结构包括光引擎（OE）、FAU（光纤阵列单元）、MPO（多光纤连接器）和Shuffle Box。激光光源外置仍为主流方案，需要保偏光纤连接光源和交换芯片。MRM调制器因信号传输距离更短、能源效率更高、带宽密度更大，但工艺难度大，尚未大规模商用。
CPO产业链核心标的与投资建议
CPO当前产业规模较小，但性能优势显著，远期渗透空间广阔。国内供应商当前参与的环节集中在产业链上游，为对冲国际贸易形势进行了全球化产能布局。看好客户资源优异的天孚通信（英伟达CPO技术合作伙伴，ELS模块小批量）、太辰光（MPO/Shuffle/FAU多产品布局，保偏MPO小批量）和光库科技（加华微捷FAU布局，薄膜铌酸锂调制器前瞻布局），同时CW光源及光源模块布局的源杰科技（CW70mW批量交付，300mW高功率CW光源核心技术突破）、仕佳光子（AWG芯片IDM，间接投资MT插芯供应商）和光迅科技（CPO ELS光源模块领先发布）或亦有先发优势。
