台积电布局CPO,对国内产业格局的影响

事件回顾:在2月18日至22日举行的ISSC2024上，台积电介绍了高性能计算 AI 在现有3D包装的基础上，新一代芯片包装技术整合了硅光子技术，用光纤取代了传统的I/0电路传输数据，引起了市场对光模块板块的担忧。

科普：CPO全称共包光学(Co-Packaged 0ptics)，其形态上将光引擎封装到靠近交换机ASIC的地方，从而减少电链路(ASIC-光引擎的距离(10mm，传统光模块)，可以大大降低射频传输损耗，提高信号带宽。光模块产业的自然发展主要集中在上述两个指标的稳步下降上，但CPO可以通过包装形式的变化和带宽密度的提高显著降低这两个指标（越低越好），因此受到数据中心用户的关注。<10mm，而传统光模块有~100mm)，可大幅减少射频传输损耗，提高信号带宽。光模块行业的自然发展主要围绕上述两个指标的平稳下降，但CPO可以通过封装形态的变化，以及带宽密度的提升，使得该两个指标发生明显下降(越低越好)，因此受数据中心用户关注。

核心关键:

关键点1-角色位置：

如果CPO发展起来，主要角色包括光引擎设计硅光晶圆OEM、后道工序基板侧集成包装等。其中，光发动机部分价值较高，也是目前头部光模块企业的核心壁垒。预计其作用将继续重要：台积电等产品圆厂主要作为光发动机/模块企业的OEM作用；在基板集成/包装方面，交换机制造商和头部光模块制造商可能也在推广。目前，交换机制造商更加积极，最终模式取决于下游客户的供应链策略、技术研发和产品进展等诸多因素，客观来说，格局之争还很远。

关键点2-时间进展：

CP0方案的优点是光互联系统PJ/Bit、$/Gbps指标大幅下降。然而，可维护性是CP0最大的问题。从P0交换机的结构来看，光发动机放置在交换机内部，这意味着一旦光发动机失效，很可能需要整机更换，维护成本极高：由于光模块可插拔，故障可以快速更换，维护成本低。此外，CPO还节省了DSP电信号链路在光引擎部分的思路，这也反映在当前LPO光模块方案中。因此，预计CP0标准将以3.2T为代际，批量生产至少为27年或更长时间。博通目前市场上已知的进展最快。据我们所知，其第一代CPO应该是工程实验。直到2025年，大规模生产的替代版本预计将持续很长时间。

关键点3-技术方案：

考虑到可维护性和性能的平衡，CP0的具体包装方案尚未最终确定，硅光技术在材料方面的认可度相对一致。例如，在网络传输平台积电示意图中，主要技术是硅光。硅光CP0可以解决交换机中单速至6.4T光发动机的技术问题，未来可以解决人工智能芯片上的I/0传输问题，如将硅光技术引入CPU、在GPU等运算过程中，将内部电子传输线路改为光传输，计算能力将是现有处理器的几十倍。在中国的光模块制造商中，龙头企业正在积极布局硅光，预计将在24H2开始批量运输：此外，光源、硅模块加工设备等国内硅光配套产业链也逐渐成熟。

总体观点:

光模块板块的爆发源于2023年初CPO的概念，但今天又提到了。只能说每个人在不同的位置可能有不同的解释频率。从行业的角度来看，CPO还需要更多的技术选择和行业磨合。不同环节的角色之争取决于光电模块/设备企业在不同企业护坡河积累的积累优势，以及硅光产业的变化。

3月，GTC会议（3.18）和光学博览会（3.26）将有大量的国内外产业交流和前瞻性信息，预计将迎来新的情绪高点。此外，新的技术变化和着陆节奏也是细分领域投资机会的重要观察点。

【台积电布局 CPO，对国内产业格局的影响

Q:关于Co-PackagedOptics(CPO)技术和行业有哪些不同的声音和观点？ ?

A:不同的行业对CPO技术有不同的需求。例如，阿瑞塔认为CPU技术根本不需要100TB交换机，华为可能更激进，甚至3.2TB 光模块也可以继续用于交换机。

Q:业界普遍对 CPO 应用技术有哪些共识？

A:行业共识是CPO技术至少需要3.2T才能使用。Faccbook和Broadcom已经在讨论带宽更大的交换机解决方案，而CPO技术可能需要4到5年才能真正大规模商业化。

Q:公司在硅光技术和未来发展中的作用是什么？

A:作为第三方平台提供商，台积电过去主要由英特尔、思科等海外巨头领导。近年来，随着技术的成熟和硅光芯片性能的提高，台积电也有机会在该领域占据一席之地。硅光模块的技术和产业链日益完善，预计到2026年可能占全球光模块的50%

Q:目前市场上硅光技术和产业链的发展如何？

A:硅光技术已经成熟，产业链也越来越完善。在成本方面，使用硅光的成本比传统方案具有20%以上的优势。亚马逊已经通过了400G硅光测试。预计今年下半年将有订单，800G硅光模块也将通过测试。今年有可能获得订单。

Q:硅光模块在市场上的渗透率预计是多少？

A:虽然今年硅光模块的市场份额不会特别高，但明年和明年可能会出现爆炸性增长。从800G到1.6T的转变可以看出，徐创等国内领先的光模块公司已经开始布局硅光。预计硅光模块将在不久的将来占据光模块市场的一半。

Q:有关CPO 业界对技术的商业模式和可靠性有何共识？

A:虽然CPO技术是一个很好的概念，但在商业模式中，由于更多的不确定性，真正的大规模商业部署可能需要很长时间。市场上光芯片的不良率约为3%至5%。为了应用于CPO，硅芯片的不良率需要降低到9.99%以提高可靠性。目前，该行业的共识是，CPO在1.6T之前不会被广泛部署，但从1.6T到3.2T的发展仍有很大的潜力。

Q:公司的 800G 光模块的市场渗透预期是什么？目前的技术路线和挑战是什么？ ?

A:目前，800G光模块的市场渗透率仍在增长。预计今年的过滤率将达到10%左右。如果今年能达到100万的交货量，明年的透率可能会翻倍或翻倍。未来三年，800G硅光渗透率可能达到50%，1.6T光模块的需求周期将更晚几年，可能达到2027年左右，预计1.6T的比例将达到50%以上。目前，800g的技术路线主要有两种方案：一种是界面技术。目前，良率相对较低，没有大规模生产：二是硅光2.0，即集成其他材料的硅光芯片。硅光20的代势在于成本和良率可能与单波100G没有太大区别，但配套片并不完善，目前还处于研发阶段。一旦批量部署1.6T硅光，成本优势将进一步凸显。硅光芯片的选择和客户认证验证是当前的挑战，需要快速的技术选择和持续的客户端验证。

Q:硅光芯片的市场状况和台积电的作用

A:英特尔是硅光芯片的领导者，其模式不同于其他公司，目前已转型为硅光芯片供应商的主要角色。其他主要玩家包括阿卡西亚和马维尔，但他们正在推广 在400G硅光方案中遇到了挑战。由于与谷歌的合作，台积电早期在800G光模块开发方面取得了优势。目前是800G模块的主要供应商之一，客户端硅光方案认证进展相对较快。台积电去年发货了数十万个硅光模块，主要供应给二级客户，积累了大量批量制造硅光模块的经验。预计台积电将在未来800G硅光市场占有较大的市场份额。其他国内公司在硅光模块认证方面进展相对缓慢，800G硅光是台积电可能放量的舞台。

Q:国内新兴硅光芯片的进展情况如何？ ?

A:新兴盛已经通过了400G的亚马逊测试，预计今年将开始收到官方网站的订单。但对于800G硅光芯片，似乎还没有通过测试，发展进展相对缓慢。

Q:该公司正在收购阿尔 pam 企业之后，硅光芯片的战略布局是什么？其它企业在选择建光芯片时有什么不同？

A:收购台积电的阿尔pam确实加强了其硅光芯片的业务。而旭创和新易盛则依赖于自主研发的芯片。对于不同的企业来说，他们的策略是多样化的，比如阿卡西亚也有自己的硅光芯片。为了降低风险，企业一般不会只绑定单一方案。目前，即使台积电的自主研究方案测试已经通过，阿卡西亚的解决方案仍有可能用于某些产品型号。但值得注意的是，阿卡西亚芯片的整体成本相对较高，再加上芯片封装技术的门槛，未来的推广可能会有困难。

Q:公司在硅光芯片领域的测试和认证进展如何？面对高成本和包装门槛的挑战，台积电的应对策略是什么？ ?

A:台积电与徐创的良好合作促进了徐创的一系列测试和认证。虽然台积电面临着成本高、包装技术门槛高的挑战，但由于自主研发方案的测试已经通过，台积电可能会继续推动自主研发方案的使用。至于与阿卡西亚等其他企业的合作，其方案可能会用于特定的产品型号，但考虑到成本问题，台积电可能不会广泛推广阿卡西亚芯片。

Q:公司在硅光芯片领域的批量出货情况如何？与徐创、新生等公司相比，云辉的水平如何？

A:云辉在硅光芯片领域没有实现批量运输。他们使用INSIDE方案，主要是多模光模块，在世界上名列前茅。与其他公司相比，云辉没有参与单模市场，硅光领域只提供光模块设计和包装服务。此外，硅光芯片成本高，包装复杂，可能是影响批量供应的因素。虽然有些产品在后期发货，但并没有达到大规模批量。

Q:云辉被卤门收购后， CW 在光源和硅光芯片设计方面，收购是否带来了整合优势？ ?

A:是的，卤水门在CW光源方面具有批量运输的优势，其质量也相对较好。目前，在硅光芯片集成方面，硅光混合集成似乎是一条更可行的商业路径。卤水门能够使云辉在硅光芯片领域的集成，为云辉提供集成优势。

Q:对于 1.6T 薄膜磷酸锂必须用于硅光模块吗？

A:目前，使用SOI材料的纯硅光技术对单波长200G的速率仍有局限性。因此，使用薄脱磷酸锂似乎是一个验证的解决方案。薄膜磷酸锂的带宽具有稳定单波长200G甚至400G的自然优势，为硅光技术提供了扩展潜力。全球能量薄膜锂磷酸盐生产厂家不多，技术成熟度有待提高，但随着市场需求的出现，这些技术将迅速发展。要实现硅光技术的突破，可能需要时间和大量的工程研究投资，

Q:随着速度的提高，服务器端 CPU 硅光技术是否会因性能限制而成为必须使用的选项？ ?

A:随着数据中心交换机从51.2T向100T的发展，未来可能需要支持单波200G速率。当达到200G速率时，CPU的优势在信号完整性方面会更加明显，因此硅光方案可能成为必要的选择。但目前，这种需求可能不会在未来五年内迅速出现，因为51.2T处理器还没有大规模部门。

Q:目前公司有硅光(SiliconPhotonics)未来技术的市场渗透率及其技术 EML缺货的机会是什么？目前硅光技术的发展状况如何？英特尔早期对这项技术的投资结果如何？ ?

A:硅光技术在100G时代没有显示出优势，在400G时代也没有显示出明显的优势。然而，在800g时代，硅光技术已经到达了一个关键节点，技术已经相对成熟，成本结构已经变得透明，光模块的成本可以节省20%以上。如今，谷歌、英伟达等大型企业都愿意测试硅光方案。即使EML和WAX不缺货，硅光技术在800G时代本身也有机会。如果硅光达到相当大的交货量，未来将有巨大的增长空间。虽然硅光今年的市场份额可能低于10%，但如果其发货量达到100万，其芯片成本在大规模生产中可能与EML相似，这为未来潜在的市场爆发提供了希望。必须明确的是，硅光技术不需要EML缺货才有机会，它在800G时代有自己的市场机会。为了在市场上取得突破，硅光今年需要达到数十万的交货量

Q:目前 800G 产品的市场情况如何？在技术变革中，硅光未来市场的时机和准备情况如何？

A:由于人工智能技术的需求和数据中心的升级，800G产品市场增长窗口预计将持续很长时间。一般来说，数据中心可能在2025年左右开始大规模切换到800G。业内普遍认为，800G将成为主流节点，800G的生命周期可能至少为5年，整个周期可能持续7到10年。在这个周期内，硅光仍有机会布局市场。但条件是硅仅今年就需要达到数十万的发货量，否则会影响800G市场的大规模应用。

Q:对于那些还没有进入800G市场的新玩家，他们应该如何抓住机会？ ?

A:如果新玩家不及时布局800g供应链，不进入数据中心，进入市场将非常困难。对于已经在供应链中的公司，客户通常会提供认证机会，但如果他们根本不在供应链中，他们的机会很小。机会可能更多地存在于数据中心升级和对新技术路线的需求中。

Q:公司未来硅光方案的投资前景如何？ ?

A:硅光方案确实是未来的技术方向，但市场尚未形成明确的需求，因此存在很大的不确定性。虽然硅光技术在性能、功耗等方面具有竞争力，但目前大家都处于同一水平。硅光涉及光电器件，技术难度大，在可靠性和可测试性方面面临挑战。虽然台积电有相关研究，但更具探索性。此外，在目前的800G光模块市场格局中，尚未入围的制造商可能更加被动。因此，硅光方案的发展还需要观察市场的进一步变化和需求确认。

Q:800G 光模块的市场增长预期如何？

A:目前对800G光模块的需求预计在1000万到1500万之间，比去年增长了好几倍。从人工智能芯片的出货量和数据中心的升级来看，保守估计未来几年的市场增长率每年可能会增长50%左右。如果人工智能需求爆发，需求增长率可能会进一步加快。

Q:硅光 800G与传统光模块在成本、价格下降趋势和毛利润方面的比较

怎样 ?

A:预计去年800G光模块的价格可能会下降20%，每年可能会下降10%到12%，这是供应链客户可以接受的。与传统光块相比，硅光在相同的产业链成本下至少能保持20%的价格优势。目前硅光的成本可能与传统方案相似，但由于其功耗高，主要竞争对手是页脉方案。硅光方案可以提供更高的毛利率，特别是在出货量较大的情况下。在短期内，硅光的毛利可能比传统的光模块高出10%左右，但这也取决于供应商和客户的定价策略和供应链能力。

Q:目前 800G 硅光模块的成本拆分怎么样？

A:以10万级为基础，800G硅光芯片的成本可降至40美元以下。CW激光器的成本约为每17美元，不同的设计需要两到四个。传统的发射接收方案的成本约为35到40美元，而driver和TIA 的成本约在60 到80 目前美元DSP的成本较高，可能在120美元左右。再加上PCBA和混合成本，硅光的总成本可能在320美元左右。如果能自产硅光芯片，整体毛利会更高。

Q:公司的 200G 光模块芯片技术成熟吗？ ?

A:目前，虽然学术机构报道单波长200G的光模块芯片可以达到一定的性能，实验室水平可以在特殊情况下接近这一水平，但在工程和批量生产方面仍存在困难。目前，世界上只有一家企业可以批量生产单波长100G光模块芯片，因此200G技术仍难以实现工程化和批量应用。无论是硅光模块还是其它技术，实现物理性能的200G都是非常极限的，

Q:投资者在光模块行业应该关注哪些趋势？

A:技术迭代节奏非常快，整个光模块行业竞争激烈，但可以看出，市场份额和价值将趋向于龙头企业集中。特别是在硅光模块领域，投资时应特别注意这一点，这被认为是一种可能颠覆整个产业格局的趋势。硅光有20%的成本优势，尤其是从2017年和2018年开始在台积电流片的龙头企业。目前，这些企业已经达到了一定的成熟度和良率，这将进一步显示其成本优势。产业链研究