光电共封装（CPO）技术正从实验室走向大规模商业化，成为AI数据中心互连领域最具潜力的技术变革之一。国信证券研究报告指出，CPO通过将交换芯片和光器件共同封装在同一基板上，最大程度减少高速电通道损耗和阻抗不连续性，在传输速率提高的同时大幅缩减功耗——行业头部企业博通和SENKO均分析CPO可助力交换机整体系统减少功耗25-30%。在本轮AIGC革命的驱动下，全球互联网云厂2025年资本开支合计超3150亿美元，CPO产业化进程加速推进。英伟达2024下半年加速推CPO交换机，博通自25.6T时代起开启商业化，国内新华三、锐捷网络已发布商用CPO交换机。根据LightCounting预测，2029年3.2T CPO端口出货量将超1000万个，CPO正从“技术验证”走向“规模商用”。
CPO技术原理——光电共封装的核心优势
光电共封装（Co-packaged Optics，CPO）的核心是将光模块不断向交换芯片靠近，缩短芯片和模块之间的走线距离，逐步替代可插拔光模块，最终把交换芯片（或XPU）ASIC和光/电引擎（光收发器）共同封装在同一基板上。在传统热插拔方案中，光模块位于面板可插拔位置，电信号需经过长距离PCB走线到达光模块，高频损耗大、功耗高。CPO方案中光引擎与交换芯片共同封装在基板上，电信号走线距离从数十厘米缩短至数毫米，最大程度减少高速电通道损耗和阻抗不连续性，从而可以使用速度更快、功耗更低的片外I/O驱动器。随着SerDes速率从56G向112G、224G持续升级，传统方案的功耗劣势愈发明显——相比2010年交换机，目前51.2T交换机中光器件能耗增加26倍，光模块整体功耗约占交换机功耗40%以上。CPO技术通过缩短电气连接距离，可在传输速率提高的同时大幅降低功耗。
功耗对比——CPO vs LPO vs 传统方案
CPO相比传统可插拔方案和LPO方案在功耗、成本和可维护性方面各有优劣。功耗方面，LPO方案功耗显著低于传统可插拔方案（LightCounting数据显示LPO可降低功耗约50%），CPO则进一步优化功耗。成本方面，CPO初期成本较高但随规模化生产有望下降。延迟方面，CPO方案延迟最低。产品成熟度方面，传统方案最高，CPO目前最低。维护性方面，CPO因高度集成维护较为困难。链路性能方面，CPO性能良好。整体来看，CPO在功耗和延迟方面的优势最为突出，适合超大规模数据中心和AI集群的高性能需求场景。SENKO数据显示CPO可助力系统整体功耗减少25-30%，博通Bailly（Tomahawk5 CPO交换机）相比可插拔收发器解决方案，光学互连运行功耗降低70%、硅面积效率提高8倍。
英伟达与博通加速CPO商业化——产业催化
头部芯片厂商加速CPO商业化进程。英伟达计划2025Q3推出CPO技术的IB交换机（Quantum 3400），前面板有144个MPO光接口，支持36个3.2T CPO，内部有4个28.8T交换芯片（总计115.2T交换能力），并计划于2026年推出CPO版本的Spectrum4 Ultra X800及Spectrum5/Spectrum6系列以太网交换机。博通自上一代Tomahawk4起尝试CPO技术，率先向客户交付51.2Tbps CPO以太网交换机Bailly（Tomahawk5），集成8个6.4Tbps硅光子光学引擎，相比可插拔方案光学互连运行功耗降低70%、硅面积效率提高8倍。Marvell在2024年OFC推出3D SiPho引擎，支持200Gbps电/光接口，每比特功耗降低30%。Ranovus发布Odin品牌模拟驱动CPO2.0架构支持nx100Gbps PAM4光接口。国内交换机厂商新华三2023年首发800G CPO硅光交换机（单芯片51.2T、64个800G端口），锐捷网络2022年发布25.6Tbps CPO交换机并于2023年升级至51.2T。全球头部厂商的加速布局为CPO商业化提供了产业基础和示范效应。
CPO端口出货预测——2029年3.2T超1000万个
根据LightCounting预测，未来5年CPO技术渗透率将快速增长。2029年3.2T CPO端口出货量预计将超过1000万个（2024年CPO端口出货量不超过十万个）。不同速率下CPO渗透率差异显著：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%，显示CPO在超高速率场景中的竞争力更强。按速率划分的CPO端口出货量预测显示，2029年1.6T CPO端口出货量可观，3.2T成为绝对主力。若有100万个GPU做千卡GPU集群，仅NVLink连接就需超1500万个3.2T CPO端口，GPU集群规模持续扩大对高速、低延迟互连的需求将极大推动CPO市场增长。随着SerDes速率不断升级，3.2T速率为主的时代CPO有望成为主流互连解决方案。
表：CPO与LPO/传统方案对比| 对比维度 | 热插拔模块 | LPO | CPO |
|---|
| 功耗 | 高 | 相当低 | 低 |
| 成本 | 高 | 相当低 | 高（初期） |
| 延迟 | 高 | 相当低 | 低 |
| 产品成熟度 | 高 | 相当低 | 低 |
| 维护性 | 良好 | 良好 | 困难 |
| 链路性能 | 良好 | 平均 | 良好 |
| 功耗降低幅度 | 基准 | 约50% | 25-30%（整体系统） |
