深度拆解CPO,AI智算中心光互联演进方向之一

文摘   2025-01-03 17:45   四川  


CPO 是一种新型的光电子集成技术 

光电共封装(Co-Packaged Optics,CPO)是一种新型的光电子集成技术。光 电共封装基于先进封装技术将光收发模块和控制运算的专用集成电路(ASIC)芯片 异构集成在一个封装体内,形成具有一定功能的微系统。光电共封装技术进一步缩 短了光信号输入和运算单元之间的电学互连长度,在提高光模块和 ASIC 芯片之间 的互连密度的同时实现了更低的功耗,是解决未来大数据运算处理中海量数据高速 传输问题的重要技术途径。

单比特成本和功耗的降低需求持续催化 CPO 技术发展。根据 Cisco 数据,2010 —2022 年全球数据中心的网络交换带宽提升了 80 倍,背后的代价是交换芯片功耗 增加约 8 倍,光模块功耗增加 26 倍,交换芯片串行器/解串器(SerDes)功耗增加 25 倍。由于光接口依赖于数模混合的 SerDes 技术,其能效演进低于 ASIC 部分, 光接口的单比特成本和功耗下降的速率远落后于交换机 ASIC 部分,为了进一步降 低功耗,需要通过缩短 SerDes 的距离或者减少 SerDes 的数量来降低功耗,因此在 光互联的系统结构上出现了很多新型技术如 OBO、NPO、CPO 等。

AI光通信时代,CPO迎三大产业变化

(1)变化1:硅光技术加速发展,CPO硅光光引擎不断成熟。硅基光电子具有和成熟的CMOS微电子工艺兼容的优势,有望成为实现光电子和微电子集成的最佳方案。硅光光引擎作为当前CPO光引擎的主流方案,硅光技术的成熟有望进一步带动CPO的发展;

(2)变化2:龙头厂商积极布局CPO,进一步催化CPO产业发展。Intel、Broadcom、Raonvus、AMD、Marvell、Cisco等各大芯片厂商均有在近年OFC展上推出CPO原型机,Nvidia及TSMC等厂商也展示了自己的CPO计划;(3)变化3:AI时代高速交换机需求增长,CPO是在成本、功耗、集成度各个维度上优化数据中心的光电封装方案,优势不断凸显。

CPO有望带动硅光光引擎、CW光源、光纤、FAU、MPO/MTP等需求增长

光子IC(PIC)和电子IC(EIC)组成光引擎,实现光电转换的高性能光引擎(PE/OE)是CPO技术的核心,硅光技术是目前CPO光引擎的主要解决方案;外部激光源(ELS)是硅光CPO的主流选择,当前主流硅光CPO将连续波(CW)激光器光源单独外置,作为高密度封装体的外围可插拔单元;CPO内部光纤路由方面,硅光光引擎通过与光纤阵列单元(FAU)耦合实现光的进出。在光纤线束管理方面,可进一步引入光纤柔性板(Fiber Shuffle)、带状光纤(Fiber Ribbon)、光缆捆束(Fiber Harness)、光纤带集线器(Fiber ribbon accumulator)、光纤预装盒等来提高光纤的可靠性。使用CPO的光纤链路包含更多的光纤连接器,以MPO/MTP为代表的多芯连接器有望成为未来发展趋势。

CPO发展潜力较大,但商业落地仍需产业协同,重点关注各大细分板块

我们认为,CPO目前处于产业化初期,除了技术上的挑战外,更受集成光学器件的市场接受度、标准和制造能力的限制,作为光通信解决方案的一环,其发展仍需整体产业链的协同推进。

整体来看,需重点关注以下板块:(1)光引擎板块:包括硅光光器件/光模块厂商和硅光工艺配套厂商。推荐标的:中际旭创、新易盛、天孚通信等;受益标的:罗博特科、杰普特、炬光科技等;(2)光互连板块:包括ELS/CW光源、TEC、光纤、光纤连接器及封装工艺。推荐标的:中天科技、亨通光电;受益标的:源杰科技、长光华芯、仕佳光子、光迅科技、光库科技、富信科技、东方电子、太辰光、博创科技、致尚科技、天孚通信、通富微电、长电科技、华天科技、晶方科技等;(3)交换机板块:主要包括交换机&交换芯片供应商。推荐标的:紫光股份、盛科通信、中兴通讯;受益标的:锐捷网络、菲菱科思、共进股份、烽火通信、光迅科技等。


此为报告精编节选,报告原文:


《信息技术-通信行业深度报告:深度拆解CPO:AI智算中心光互联演进方向之一-开源证券[蒋颖,陈光毅]-20241231【56页】》

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