基础化工行业：CPO重塑光网络格局，材料从Ⅲ－Ⅴ族向硅基平台过渡251222

CPO 商业化提速，英伟达、博通等巨头产业化应用在即。2025 年 GTC 大会上英伟达发布 Spectrum-X 与 Quantum-X，预计于 2026 年 H2 及 2025年 H2 上市，是基于硅光 CPO 的网络交换平台，能效提升 3.5 倍、信号完整性提升63倍；2025年6月，博通宣布其以太网交换芯片——Tomahawk6系列已开始出货，支持 CPO 选项，提供更高的灵活性和更低的延迟，与传统可插拔光纤相比，光纤互连功耗降低约 70%；台积电也推出基于 COUPE工艺的 CPO 封装技术，助力 CPO 产业化。相较于传统光模块，CPO 有效降低功耗，突破限制速率提升的瓶颈。随着算力需求的激增，GPU、ASIC 芯片算力不断迭代，对数据传输带宽也提出更高的要求，PCIe 接口与 SerDes 接口的传输速率基本相匹配。然而功耗和散热压力制约光模块传输速率的提升，传统光模块交换芯片 ASIC 到光引擎之间要走很长的高速铜线/背板，SerDes 为克服通道损耗，需要很强的 SerDes 均衡等，导致单 bit 功耗急剧上升。CPO 通过把光引擎搬到交换ASIC 旁边或同封装里，距离控制在 3-125px，将信号损耗降到 1dB 以下，为更高信号传输速率提供保障。此外，硅光 CPO 更有利于在系统层面做更细粒度的功耗管理、冷却设计以及光源集中化，具有高速率、低功耗、小尺寸的优势。基于硅光技术的 CPO 带来光网络格局重塑，光模块价值向硅光芯片、硅光引擎转移。硅光 CPO 光引擎主要包括 PIC 和 EIC，将激光器、调制器、探测器等光/电芯片都集成在硅光芯片上，传统器件中的透镜和大型组件都被取代，陶瓷、铜等材料用量大幅降低，晶圆、硅光芯片等电子材料占比上升。硅光方案中有源器件变化较大的是激光器和探测器，激光器通常采用 CW 外置光源+硅光调制器的方式；探测器芯片从传统的 III-V 族 PIN、APD 光电二极管变成硅锗探测器；无源器件主要变化是光波导、耦合器、波分复用器等，直接集成到硅基上。硅光 CPO 基材从传统光模块的 III-V 族材料向硅基材料过渡。硅是一种间接带隙半导体，发光效率低，所以传统光芯片主要以 III-V 族材料磷化铟 InP、砷化镓 GaAs 等作为基材，如激光器芯片、探测器芯片等。硅光基于硅和硅基衬底材料，通过 CMOS 工艺进行光器件开发和集成，因此硅光CPO 对先进封装提出更高的要求，如倒装（ Flip Chip）、异质集成、硅穿孔

TSV）、凸点 Bumping）和重布线 RDL）等先进封装技术。风险提示：技术路线迭代、商业化进展不及预期、竞争格局恶化。