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AI算力扩张与互连架构升级共同驱动光通信需求，NPO/CPO有望打开Scale-Up市场空间。海外科技巨头持续加大AI基础设施投入，支撑800G、1.6T高速光模块需求增长。

—— 东吴证券研究所

大模型训练与推理对GPU间数据交换提出更高要求，互连带宽增长滞后于算力提升，数据传输瓶颈日益突出。随着Scale-Up域由单机柜向多机柜扩展，铜互连面临更大的传输距离、信号完整性及功耗压力，光互连有望加速进入柜间Scale-Up场景，拓展行业需求边界。

硅光渗透与光电集成深化并行，NPO和CPO打开增量空间。硅光通过器件集成与规模制造，为高速可插拔光模块降本提供路径。NPO将光引擎部署于主芯片附近，缩短板级电连接，在降低损耗与功耗的同时保留相对独立的制造、测试和维护能力，落地条件相对成熟。CPO进一步将光引擎与主芯片共同封装，有望提升带宽密度、降低互连能耗，并通过架构简化减少物料成本。

光电转换位置前移，推动产业链价值向光引擎、先进封装及高密度光连接环节延伸。NPO/CPO提高了光子集成芯片与电子集成芯片的协同设计要求，带动光引擎及封装技术升级。

本文看点

资本开支持续扩张，AI基础设施建设加速

科技巨头季度资本开支持续扩张，AI基础设施建设仍处于加速阶段。26Q2，亚马逊/谷歌/微软/Meta 资本开支分别达到 542/449/410/311 亿美元，同比增速分别为 68%/100%/69%/83%。投入扩张与云收入、积压订单及算力需求同步上行；本轮资本开支并非单纯基于远期需求预判，而是受到客户订单、内部AI需求和产能短缺共同驱动。

科技巨头年内多次上调资本开支指引，尚未释放主动收缩信号。亚马逊于2026年2月首次明确全年约 2000 亿美元投入规模，7月进一步上调至约 2200 亿美元；谷歌由年初的 1750-1850 亿美元，先后提高至 1800-1900 亿美元和 1950-2050 亿美元；Meta 亦将指引由 1250-1450 亿美元调整至 1300-1450 亿美元。指引上调主要由云及内部AI需求、算力容量扩张和零部件价格上涨驱动。

科技巨头季度资本开支与同比增速图表

I/O Wall 背景下，互联赛道持续扩容

大模型参数规模正迈向十万亿级甚至更高，推动智能算力需求爆发式增长。超大模型训练中的张量并行、专家并行等模式，高度依赖集群内GPU之间频繁、大规模的数据交换，使互连瓶颈更加突出。亟需构建高带宽、低时延、高能效的新型互连架构，支撑算力集群持续扩展。

I/O墙问题示意图

更高互联带宽与更大 Scale-Up 域

英伟达的架构演进体现出更高互联带宽与更大 Scale-Up 域的发展方向：从 Blackwell 到 Vera Rubin，72-GPU 域内的单 GPU 双向 NVLink 带宽由 1.8 TB/s 提升至3.6 TB/s，域聚合带宽由约 130 TB/s 提升至 260 TB/s；Rubin Ultra 路线图则进一步扩展至 576-GPU 多柜域；综合考虑工程实现难度与部署可行性，Rubin Ultra 的 8×72 GPU 多机柜方案有望率先落地，带来柜间 Scale-Up 互联的增量需求。

目前 Scale-Out 与 Scale-Across 层早已完成光对铜的替代，而 Scale-Up 层由于距离短、对功耗与成本高度敏感，始终是铜互联的主战场。但随着AI算力的扩张以及对性能的要求提升，光有望快速突破 Scale-Up 的边界。

英伟达NVLink Switch代际变化图表

可插拔光模块：硅光持续渗透

可插拔光模块在独立封装内完成电光与光电转换。发送端通过驱动电路控制激光器或调制器，将数据加载到光信号上；接收端由光探测器将光信号转换为电流，再经跨阻放大器（TIA）放大。采用重定时架构的模块还包含DSP/CDR等信号处理电路。标准化接口使可插拔模块便于部署和更换。

硅光是可插拔光模块的一种器件集成路线。硅光利用半导体制造工艺，将调制器、探测器及部分无源光路集成到光子集成电路（PIC）中。光源可通过混合、异质集成或外置供光等方式引入，具体选择取决于散热、耦合和可靠性要求。

硅光技术将多种光学功能集成于芯片，可减少部分分立器件及装配、对准步骤；晶圆级制造与测试支持自动化生产，并可提前筛除不合格芯片，减少后续材料和加工投入的浪费。

可插拔光模块内部结构示意图

NPO：技术条件相对成熟

对于构筑更大的 Scale-Up 域，存在多类互联技术方案：铜、光模块、CPO、OOI相比，能效逐步提升、延迟逐步减低。

NPO将光引擎部署在主芯片封装附近。近封装光学（Near-Package Optics，NPO）通过较短的电通道连接主芯片与相对独立的光引擎，减少主芯片至前面板光模块之间的长距离板级电连接。光引擎可采用插座等连接方式，具体装配形式随产品设计而异。

随着单通道速率提高，较长电通道对信号完整性和均衡能力提出更高要求。NPO通过缩短这段路径，有助于降低通道损耗与信号补偿压力，为降低互连功耗、提高布局密度提供条件。与 CPO 相比，NPO 集成度、带宽密度、时延优化有限，但对散热友好、可维护性强，有利于分开制造、测试和更换，落地条件相对更成熟。

不同互联方案能效与延迟比较图

 NPO结构示意图

CPO：交换ASIC与光引擎共同封装

CPO通过共同封装缩短交换ASIC与光引擎之间的高速电连接。CPO（Co-Packaged Optics，共封装光学）将交换ASIC与光引擎集成在共同封装基板或封装系统中，电气传输路径缩短至毫米级。以采用外置光源的硅光CPO方案为例，外置激光源提供连续光，光引擎中的硅光调制器将数据加载到光载波上；接收端通过光探测器与放大电路完成光电检测和信号放大，外置光源便于独立进行热管理和更换维护。

共同封装有助于降低电通道损耗及相关信号补偿功耗。较NPO在功耗、带宽、时延、密度之间实现更优平衡；同时，CPO对芯片、封装、光纤耦合及散热的协同设计也提出更高要求。

CPO结构示意图

降低光互连功耗与长期运营成本

CPO通过缩短高速电连接、减少信号补偿需求，可降低光互连功耗。前面板可插拔架构中，电信号需要经过较长的板级走线和连接器，链路损耗增加了均衡与重定时的需求。CPO将光引擎与交换ASIC共同封装，缩短电路径，为降低接口功耗提供条件。

NVIDIA高速电通道损耗示例

接口典型功耗对比图

提高光I/O集成度，降低BOM成本

系统带宽增长对前面板布局与散热提出更高要求。可插拔光模块需要为模块外形、电连接器、散热及插拔操作预留空间。在固定机箱高度与单端口速率下，增加端口数量会加大系统设计压力。

CPO将光电转换移至交换ASIC附近，为前面板光接口布局释放空间。光引擎与交换ASIC共同封装，数据通过光纤连接至前面板，减少了前面板有源光模块及相关结构的占位。高带宽光引擎的集成支持大容量光互连，助力超节点新架构落地。例如，Broadcom于2025年10月发布的 Tomahawk 6–Davisson平台，将16颗6.4Tb/s光引擎与Tomahawk 6交换芯片共封装，实现102.4Tb/s交换容量。

通过架构简化，CPO的物料清单（BOM）相比传统可插拔光模块大幅精简。1.6T可插拔光模块中的外壳防护结构、PCB、电源管理芯片、MCU、存储芯片、Retimer DSP、独立散热结构等部件，在CPO架构中可被整合或消除，在CPO核心零部件规模化降本后，有望驱动 BOM 成本降低50%以上。

CPO简化架构示意图

CPO缩短电连接距离示意图

NPO/CPO 产业链：关键组件、制造要求与代表厂商

CPO更强调封装级协同与良率，NPO保留较灵活的板级集成方式；两者均需更高精度的光耦合、更高密度的连接解决方案。CPO/NPO 交换机关键环节包括：交换 ASIC、光引擎及封装、光纤阵列与耦合、机内光纤布线及连接器；目前部分交换机产品配置了外置光源和光纤重排组件。

OE：台积电COUPE平台布局领先

CPO 把光引擎（OE）搬到主芯片旁边，让两者共享封装基板，缩短高速电信号传输距离。同时，CPO也把光学器件、高速电子器件和大尺寸封装的制造难题集中到了一起，OE面临良率叠加、翘曲与光学对准、散热与温度稳定性等挑战。光引擎由 PIC 和 EIC 集成而成，PIC（光子集成芯片）负责光信号的调制、传输和探测，包含波导、调制器、光电探测器等器件；EIC（电子集成芯片）则负责电信号处理，包括发送端驱动器和接收端跨阻放大器（TIA）等。CPO系统的性能上限，极大程度上取决于PIC与EIC之间的集成架构。

COUPE（Compact Universal Photonic Engine）是台积电面向 AI 和高性能计算的光电集成平台。COUPE通过 SoIC 混合键合，将处理电信号的 EIC 与处理光信号的 PIC 面对面堆叠，缩短两者之间的电连接。

COUPE 支持多种耦合方式，具有扩展性。COUPE 既支持利用硅微透镜、背面铜反射镜和光栅耦合器进行垂直耦合，也支持利用氮化硅端部耦合器进行边缘耦合。COUPE 也支持不同层次的共封装。光引擎可以放在封装基板上，与交换芯片组成多芯片模块（CPO-MCM）；也可以直接放到 XPU 的中介层上，实现更紧密的光 I/O 集成（CPO-OOI）。从原理上看，光引擎带宽＝单通道速率×通道数×波长数，通过提速、增加通道和波分复用可进一步扩展带宽。

台积电COUPE平台示意图

带宽提升路线图

FAU与光耦合：连接PIC与光纤

FAU为芯片与光纤之间的耦合提供精密定位和固定。FAU（Fiber Array Unit，光纤阵列单元）将多根光纤按设计间距排列，并配合PIC端耦合器或微光学结构，实现芯片与光纤之间的光信号传输。耦合的关键在于模场匹配与精密对准，典型硅光波导的横截面尺寸为亚微米量级，而常用单模光纤在1310nm波长下的模场直径约为9μm，因此通常需要通过模场转换器、透镜等结构提高耦合效率。光纤耦合方式分为边缘耦合与光栅耦合，前者具有低损耗和宽光学带宽优势，后者便于晶圆级光学测试和二维接口排布。

可拆卸光纤接口有助于分阶段测试、装配和返修。在CPO等高密度封装中，可拆卸接口能够将光纤连接与部分芯片封装工序分开，支持提前验证光引擎，并降低后续集成不合格器件造成的损失。2026年3月11日，Lightmatter与SENKO公布的vClick方案，将垂直扩束光学结构与SENKO的SEAT、MPC连接技术结合，可在最终集成前完成光引擎验证，并兼容模封与研磨等先进封装流程。

玻璃波导连接方案为高密度光纤耦合提供了另一种实现方式。康宁GlassBridge利用玻璃内的离子交换（IOX）波导，结合TMT插芯接口及被动定位结构，实现可拆卸的光纤—PIC连接，并支持接口间距转换。康宁已于2025年9月公布与Global Foundries合作展示相关方案，目前该技术仍处于早期开发阶段。

SENKO与Lightmatter的vClick方案

ELS：外置供光改善热管理

外置集中供光架构推动 CW 激光器向更高功率、更高可靠性升级。在采用外置光源的硅光 CPO 方案中，采用前面板可插拔的 ELSFP 模块，可以将激光器移离 ASIC 的高热区域，便于独立散热和现场更换。这种光源与光引擎分离的设计，也适用于部分硅光 NPO 方案。

一方面，多通道共享光源提高了对输出功率和供光效率的要求。外置光源需要通过连接器和光纤向光引擎供光；单颗激光器服务多个调制通道时，还需要承担分光后的功率分配，以及连接、耦合等环节的损耗。从厂商产品看，常规 CW 激光器已有 70–100 mW 级产品，面向 CPO 的高功率产品则已推进至 400 mW 级及更高功率，并同时强调低相对强度噪声、窄线宽和输出稳定性。

另一方面，集中供光提高了对故障控制和长期可靠性的要求。相较于前面板可插拔光模块，共封装光引擎的现场维护通常更加困难；将激光器外置，有助于改善其热环境，并保留光源独立更换能力。但在共享供光、且缺乏有效冗余的情况下，单颗激光器故障可能同时影响多个发射通道，故障率与长期可靠性也成为重要指标。

Lumentum ELS模块 

Shuffle：机内光纤布线复杂化，推动Shuffle需求

光电转换位置移近主芯片，机内光纤需要与整机结构协同设计。NPO/CPO方案光引擎至前面板之间的数据连接相应由机内光纤承担。带状光纤、光纤路由柔性板及理纤组件用于组织路径、控制弯曲半径和预留装配余量，并适配散热结构与维护空间。对于采用外置激光源（ELS）的方案，还需管理独立的供光链路；在相关硅光方案中，数据链路主要采用单模光纤，需要保持偏振的供光链路则采用保偏光纤。

高密度布纤将设计难点从单根光纤连接延伸至整机装配与维护。随着光引擎和端口数量增加，部分设备的机内信号光纤可达到千芯级。Corning于OFC 2025展示的102.4Tb/s交换系统模型，采用64个MMC前面板连接器，组织最多1,024根信号光纤，并另设激光源供光链路。这类方案需要统筹光纤长度、路径交叠、弯曲约束及连接器操作空间，高密度理纤能力因此成为系统集成的重要环节。

Fiber Shuffle通过预定义光纤连接关系，实现通道重排与端口映射。当光引擎侧的通道排列与目标端口分组不一致时，Shuffle可将不同来源的发送、接收光纤按设计关系重新组织。其连接映射由物理布纤决定，不承担光电转换、数据包交换或动态选路。相关产品既可集成于机内，也可封装为独立Shuffle Box。其优势是降低安装和管理复杂度，提升数据中心的扩展能力。Corning、Molex等厂商已有机架式和定制封装等形式产品。

2x2 Shuffle原理示意图

连接器：精密插芯支撑多芯对准

前面板连接密度的提升，推动连接器外形与插芯结构的协同优化。CPO/NPO 技术将光引擎从板卡边缘移至更靠近交换机 ASIC 或 GPU 的位置，并通过光纤连接光引擎与板卡边缘。光引擎体积小、所需连接的光纤数量多，可用于光纤接入的边缘空间有限，对连接器的小型化和集成密度提出了更高要求。

在此类采用机内光引擎的架构中，前面板数据光接口主要承担无源光连接功能，连接器选型需兼顾连接密度、插入损耗、清洁便利性及插拔维护，小型化连接器的空间优势因而更加突出。例如，US Conec的MMC 平台大幅缩小连接器封装尺寸，满足 CPO/NPO 架构对高密度光连接的需求。其中，MMC mini 和 MMC Jr. 可在光引擎至板卡边缘的光纤路径上提供高密度板内连接。在板卡边缘，MMC 高密度方案同样能够压缩光输入／输出（I/O）连接所占空间，为其他元件布局及散热气流通道预留更多空间。

连接密度的提升也依赖插芯结构的优化。MPO 是一类多芯光连接器，MTP 是 US Conec 旗下的 MPO 连接器品牌；MT 插芯通过光纤孔阵列与导向销结构实现多芯光纤的精密对准，也可用于部分定制光耦合组件。US Conec 的 MMC 方案采用 TMT 插芯，在保持 250 μm 光纤中心间距的同时缩小插芯外形，通过插芯结构与连接器整体布局的协同优化实现高密度连接。

连接器占用面积对比

中际旭创：1.6T放量，布局NPO等新型光互连应用

业绩快速增长，高速光模块构成经营基本盘。2026年上半年，公司实现营业收入417.78亿元，同比增长182.49%；归母净利润136.51亿元，同比增长241.70%。重点客户持续加大算力基础设施投资，带动800G、1.6T等高端光模块需求及出货量快速增长，推动公司收入与利润提升；在支撑经营业绩的同时，为向新型光互连产品延伸提供了研发与制造基础。

1.6T规模放量与产能持续扩建，有望推动产品结构及盈利能力优化。公司已实现1.6T DR8 OSFP224光模块出货，并形成涵盖800G OSFP、800G QSFP-DD等系列的产品组合，覆盖数据中心及云网络应用场景。2026年上半年，1.6T硅光模块进入规模放量阶段，出货量逐季攀升。我们认为，800G产品持续出货、1.6T硅光模块规模放量及高端产品占比提升，有望进一步优化产品结构，推动盈利能力改善。同时，随着铜陵等生产基地持续扩建，以及全球制造与供应链布局不断完善，公司规模化制造和交付能力有望进一步增强。

布局NPO等产品，拓展新型光互连应用。2026年3月，公司控股孙公司TeraHop在OFC 2026展示6.4T 4×DR8 NPO及12.8T 8×DR8 XPO模块。其中，NPO展示方案面向AI scale-up互连，XPO支持scale-up、scale-out及scale-across等多种网络场景。2026年3月，TeraHop成为Open CPX MSA创始成员，参与面向CPO/NPO的光引擎、可插拔插座及高速电连接接口规范制定，通过产品研发与规范协作拓展相关技术能力。

中际旭创营业收入及季度环比增速

天孚通信：前沿技术与全球化共筑长期成长

无源业务与税收抵扣共同支撑盈利表现。天孚通信2026H1实现营业收入28.28亿元，同比增长15.15%；归母净利润12.04亿元，同比增长33.92%。26Q2 200G EML芯片供给紧缺制约有源产品产能爬坡，汇兑损失亦对利润形成一定压力，但高毛利无源光器件业务贡献增强，公司依托通用技术平台的高复用能力及垂直整合优势，有效缓解外部扰动；叠加股权激励归属相关税前抵扣增厚当期收益，盈利韧性持续体现。

高速光引擎与CPO/NPO配套产品协同布局，拓展中长期增长空间。公司率先交付800G与1.6T光引擎，持续对接海外头部云厂商需求，并具备硅光引擎平台能力，可根据客户要求开展定制开发。CPO方面，公司已围绕配套FAU、ELS产品提前储备厂区、设备及产线人员，为客户后续提产做好准备；NPO方面，公司正同步对接多家客户开展定制开发。高速光引擎产品迭代与新型光互连技术布局有望形成协同，为业务增长提供支撑。

海内外产能协同扩建，股权激励强化人才与交付保障。公司持续推进苏州、江西、泰国三地产能建设：苏州近18万平方米的新总部研发超级工厂已于2026年4月开工，江西5万平方米生产基地厂房即将启动建设；泰国工厂A栋无源产线已完成客户验证并实现量产，B栋有源厂房已交付，有源产品已通过客户认证。海内外基地协同有望增强跨境交付与本地化服务能力。此外公司披露2026年限制性股票激励计划，拟向745名董事、高管及核心技术、业务人员授予228.87万股限制性股票，授予价格为120元/股，通过长期激励凝聚核心团队，为研发创新和业务拓展提供人才保障。

天孚通信营业收入及季度环比增速图表

炬光科技：定增扩产夯实长期成长根基

CPO/NPO三大核心产品取得进展，材料业务延伸拓展成长空间。作为全球高速光通信领域稀缺的微光学供应商，公司上半年新增多家客户完成批量验证，在手订单持续增加，三大核心产品加快推进产业化：高通道V型槽（36通道及以上）方面，部分客户已由小批量验证转入批量交付，公司正根据后续量产需求预测同步推进产能规划与建设；微棱镜透镜阵列（MPLA）方面，与重点客户的联合研发订单持续交付，已与一家核心客户正式签署并开始执行技术许可协议，试验生产线建设稳步推进；精密模压透镜方面，多家客户已通过样品验证，批量订单陆续落地。此外，公司围绕可用于硅光模块CW光源及CPO外置激光器光源的氮化铝衬底材料，与多家头部客户开展合作，持续推进送样验证，为光通信业务拓展新的增长空间。

定增加码光通信产能与技术布局，完善一体化交付能力。公司同期发布2026年度定增预案，拟募集资金不超过10.21亿元，投向高端光互联核心光学元器件、高速光通信激光器高性能衬底材料，以及高速光互联核心器件高精度耦合与测试装备三大项目。项目建成后，有望提升公司对高速光模块、OCS、NPO、CPO等领域客户订单的响应速度与规模化交付能力，推动高速光通信激光器封装相关产品的产业化，并强化从光学设计、器件制造、材料配套到精密检测、耦合组装及测试验证的一体化解决方案能力。此次募投将进一步完善"光学元器件+关键封装材料+高端光学装备"的业务布局，推动研发与产业化协同，为公司长期成长提供支撑。

炬光科技营业收入及季度环比增速图表

——整理自东吴证券《光通信行业深度：AI互连需求升级，NPO/CPO拓成长空间》

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