AI数据中心的爆发式增长正在重塑数据中心互联的技术路线。国信证券研究报告指出，生成式AI数据中心以太网交换机市场将以70%的年复合增长率增长，从2023年6.4亿美元增长到2028年90.7亿美元。2024Q3数据中心以太网交换机市场同比增长18%，200/400GbE交换机同比增长126.3%、环比增长23.8%。随着SerDes速率从112G向224G、448G升级，数据中心互联速率从800G向1.6T、3.2T演进，传统可插拔光模块在功耗和成本上面临瓶颈。CPO技术因功耗降低25-30%成为高速互联的优选方案。LightCounting预测2029年3.2T CPO端口出货量超1000万个，渗透率在3.2T速率下高达50.6%。英伟达、博通等头部厂商加速CPO交换机部署，AI数据中心互联需求正推动CPO从“技术储备”走向“规模商用”。
AI数据中心交换机市场——2028年90亿美元
AIGC技术迅猛发展推动数据中心交换机市场进入高速增长期。2024Q3数据中心以太网交换机市场收入同比增长18%，环比增长6.2%。200/400GbE交换机市场表现尤为突出——2024Q3收入同比增长126.3%，环比增长23.8%，得益于最高速率以太网交换机强劲需求推动。生成式AI数据中心以太网交换机市场将以70%的年复合增长率呈指数级增长，从2023年6.4亿美元增长到2028年90.7亿美元。高速率交换机的需求增长直接拉动了对高速光互联方案的需求——400G/800G可插拔光模块是当前主流，1.6T/3.2T的升级需求正在加速。CPO作为交换机的下一代高速互联技术，有望持续受益于数据中心交换机行业的高增长和速率升级趋势。
SerDes速率升级——从112G到224G到448G
电信号传输速率的持续升级是数据中心互联速率提升的技术基础。SerDes（串行器/解串器）是芯片与外界交换数据的基本单元，光端口带宽为SerDes带宽整数倍。224G SerDes产品在2024年开始逐步成熟，Marvell在2024年OFC推出的3D SiPho引擎支持200Gbps电/光接口，为CPO集成到XPU提供基础。随着SerDes速率向448G升级，未来光引擎处理带宽预计升级到6.4T、12.8T，对应CPO交换机内光纤及光通道数同步受益。更高速度的SerDes使单通道传输速率翻倍，减少了所需的通道数量，降低功耗和成本，但也对信号完整性、封装技术提出更高要求。CPO技术通过缩短电气连接距离、采用硅光材料和3D封装，能够更好地支撑224G及以上速率SerDes的信号传输需求，是未来1.6T/3.2T数据中心互联的关键使能技术。
CPO在AI集群中的应用——NVLink连接需求
GPU集群规模持续扩大对高速、低延迟互连提出更高要求，CPO是满足AI集群多机架间大规模高速互连的关键技术。以1024-GPU规模集群配置计算，若有100万个GPU组成千卡集群，仅NVLink连接就需超1500万个3.2T CPO端口。英伟达计划2025Q3推出CPO技术的IB交换机（Quantum 3400），前面板144个MPO光接口，支持36个3.2T CPO，内部4个28.8T交换芯片（总计115.2T），并计划于2026年推出CPO版本的Spectrum4/5/6系列以太网交换机。英伟达可能在2028年使用CPO实现由八个机架的GPU组成的行级NVLink连接域，将极大地推动CPO在AI领域的应用和市场增长。GPU集群从千卡向万卡、十万卡规模演进，传统铜缆互联在带宽、功耗和传输距离上已接近物理极限，光互联（CPO和OIO）成为AI集群scale-up网络的必然选择。
CPO渗透率预测——3.2T速率下超50%
不同数据速率下CPO的渗透率存在显著差异。根据LightCounting预测，800G（100G/通道）CPO渗透率预计为2.9%，1.6T（200G/通道）为9.5%，3.2T（400G/通道）高达50.6%。CPO在超高速率场景中的渗透率远高于中低速率场景，反映了CPO在高密度、低功耗互联中的核心竞争优势。3.2T速率时代，CPO有望成为主流的互连解决方案。CPO端口出货量从2025年约2.25万等效3.2T端口增长至2029年1485万端口，5年增长超600倍。1.6T和3.2T重定时、LPO收发器以及CPO端口的出货量预测显示，CPO端口在3.2T速率下占据主导地位。随着速率提升，传统可插拔方案的功耗和成本劣势加速放大，CPO技术的渗透率将在1.6T/3.2T及以上速率场景中加速提升。
表：不同速率下CPO渗透率预测| 速率 | 通道速率 | CPO渗透率（2029E） | 技术特点 |
|---|
| 800G | 100G/通道 | 约2.9% | 传统可插拔方案仍占主导 |
| 1.6T | 200G/通道 | 约9.5% | CPO开始加速渗透 |
| 3.2T | 400G/通道 | 约50.6% | CPO成为主流方案 |
