NPO（光学近封装）与 CPO（光学共封装）技术对比和代表厂商

一、核心定义与本质区别

NPO（近封装光学，Near-Package Optics）：光引擎与计算 / 交换芯片分离部署于同一系统板，通过≤150mm 短距 PCB 走线（损耗≤13dB）连接，光引擎保持可插拔特性，是传统可插拔光模块向 CPO 演进的过渡方案。

CPO（共封装光学，Co-Packaged Optics）：光引擎与计算 / 交换芯片共封装在同一基底或插槽中，电信号传输距离从厘米级降至毫米级，是光互联的终极形态。

核心区别：NPO 是 “近而不共”，光引擎与芯片物理分离可独立更换；CPO 是 “共而不近”，光引擎与芯片紧密集成不可单独拆卸。

二、多维度对比：NPO vs CPO

对比维度

NPO（近封装光学）

CPO（共封装光学）

部署方式

光引擎与芯片分离，同板部署，PCB 短距连接

光引擎与芯片共封装在同一基板，毫米级互联

可维护性

光引擎可热插拔，单独更换，维护成本低

不可单独更换光引擎，故障需整体换板，维护成本高

热管理

芯片与光引擎分离散热，难度低

光电元件密集集成，散热复杂，需特殊材料与设计

封装工艺

技术成熟，复用现有光模块生态

工艺复杂，良率低，需解决光电协同封装难题

功耗表现

较传统模块降 30%，1.6T 场景约 1.2-1.5pJ/bit

较传统模块降 50%+，1.6T 场景约 0.8-1.0pJ/bit

带宽密度

较传统模块提升 3-5 倍

较传统模块提升 5-10 倍，达 200-500Gbps/mm²

成本结构

与高端可插拔模块相当，性价比高

是传统模块的 8-10 倍，量产前成本高昂

生态成熟度

标准化程度高，供应链完善

标准未统一，多条技术路线并行，生态分裂

三、各自的优劣势分析 1. NPO 的优劣势

核心优势：

• 维护便捷：光引擎可单独更换，避免 CPO 整体换板的高成本，适合大规模数据中心运维
• 技术成熟：复用现有可插拔光模块生态，降低研发与产业化难度
• 成本可控：无需特殊封装工艺，成本与高端可插拔模块接近
• 散热友好：芯片与光引擎分离，避免 GPU 高温直接冲击光器件，提升系统稳定性
• 兼容性强：与现有服务器 / 交换机架构适配，无需大幅改造即可升级

主要劣势：

• 性能上限：功耗与带宽密度略逊于 CPO，无法实现极致性能
• 过渡属性：长期将被 CPO 替代，技术生命周期有限
• PCB 损耗：仍存在 PCB 走线损耗，需 DSP 补偿，增加少量功耗

核心优势：

• 极致性能：功耗降低 50%+，带宽密度提升 5-10 倍，延迟降至 5-10ns，完美匹配 AI 超算需求
• 空间节省：大幅减少交换机面板空间，克服 IO 密度限制，提升整机集成度
• 长期价值：光互联终极形态，技术生命周期长，适合未来 3.2T/6.4T 超高速场景
• 功耗革命：单端口功耗从传统 30W 降至 9W，数据中心可节省数十兆瓦电力

主要劣势：

• 维护成本高：故障需整体更换主板或芯片模组，对大规模数据中心风险大
• 良率瓶颈：光电共封装良率低，任一元件缺陷导致整个封装单元报废
• 散热挑战：光电元件密集集成，热量集中，需先进散热材料与设计
• 生态分裂：标准化程度低，多条技术路线并行，供应链垄断风险高
• 成本高昂：当前价格是传统模块的 8-10 倍，量产前难以大规模普及

• 短距 PCB 优化技术：严格控制 PCB 走线长度≤150mm，采用低损耗材料（如 Rogers 4350B）和优化布线设计，确保信号损耗≤13dB
• 可插拔光引擎集成技术：开发高密度 Socket 接口，实现光引擎与主板的可靠连接与热插拔，兼容现有光模块管理系统
• 信号补偿技术：集成 DSP 芯片实现信号均衡与时钟恢复，补偿 PCB 传输损耗，保证高速信号完整性
• 模块化散热设计：采用独立散热片与风道设计，实现芯片与光引擎的分离散热，提升系统稳定性

• 光电共封装集成技术：包括 2.5D/3D 封装、硅光晶圆级封装（WLP）和微凸点互联技术，实现光电元件的紧密集成
• 微环调制器（MZM）技术：英伟达等巨头采用的核心调制技术，具有低功耗、高带宽、小尺寸优势，适合高密度集成场景
• 玻璃基板封装技术：解决传统有机基板散热差、高频损耗大的问题，提升 CPO 封装性能与可靠性
• 液冷散热技术：针对 CPO 高密度集成的散热难题，采用微通道液冷或沉浸式液冷方案，将温度控制在 85℃以下
• 片上光互连技术：通过硅波导实现芯片内部光信号传输，进一步缩短信号路径，降低延迟与功耗

当前策略：NPO 与 CPO 并行推进，但NPO 优先规模化部署，CPO 侧重技术验证与高端场景。

• NPO 部署：Rubin 平台和 576L2 层架构中大量采用 1.6T NPO 光引擎，单柜使用 648 个 3.2T NPO，2027 年预计出货量超千万只
• CPO 布局：在 Spectrum X 平台推出 CPO 交换机，采用 3D 封装与微环调制器技术，与 GPU 深度集成，但目前仅小批量供应微软 Azure、甲骨文云等高端客户
• 技术路线：追求高度全栈化的 CPO 系统，强调与 GPU 的深度协同，同时通过 NPO 方案快速占领市场

当前策略：以 NPO 为过渡，2028 年开始批量部署 CPO，形成 “NPO 先行，CPO 后发” 的节奏。

• NPO 部署：2027 年下半年试用 6.4T NPO 方案，用于 Ironwood Superpod 架构，大规模部署 1.6T/3.2T NPO
• CPO 布局：在 TPU v5e/v6 平台进行 CPO 技术验证，计划 2028 年正式批量上量，采用硅光异质集成方案，提升 TPU 集群互联效率
• 技术路线：注重成本与性能平衡，NPO 阶段侧重兼容性，CPO 阶段强调与 TPU 的深度融合

总结：目前两家公司NPO 采用比例均高于 CPO，预计 2027 年 NPO 占比达 70%-80%，CPO 占比仅 20%-30%，2028 年后 CPO 占比将逐步提升。

六、各自发展趋势预测 1. NPO 发展趋势

• 短期（2026-2027 年）：爆发期，全球 NPO 市场规模从 2026 年的 15 亿美元增至 2027 年的 45 亿美元，渗透率达 30%-40%，华工科技等龙头预计实现 1.6T NPO 出货 450 万只
• 中期（2028-2029 年）：稳定期，NPO 技术持续优化，PCB 走线缩短至≤100mm，功耗降至 1.0pJ/bit 以下，与 CPO 性能差距缩小，在中高端数据中心保持 30%-50% 市场份额
• 长期（2030 年后）：退守期，随着 CPO 成本下降与生态成熟，NPO 将退守边缘计算、金融数据中心等对维护便捷性要求高的场景，市场份额降至 20% 以下

• 短期（2026-2027 年）：技术突破期，良率从当前 30%-40% 提升至 60%-70%，成本降至传统模块的 5-6 倍，2027 年下半年开始加速，渗透率达 15%-20%
• 中期（2028-2029 年）：规模化期，台积电 COPA 平台实现 CPO 封装量产，成本降至传统模块的 2-3 倍，谷歌等巨头批量部署，CPO 在高端 AI 数据中心渗透率达 40%-50%
• 长期（2030 年后）：主流期，CPO 成为超高速光互联（3.2T/6.4T）的标准方案，市场份额超 50%，与 NPO 形成差异化竞争格局，共同主导光互联市场

1. 短期看 NPO：关注技术壁垒高、客户绑定深的 NPO 龙头，如 #华工科技 (000988)、# 光迅科技 (002281)
2. 中期布局 CPO：提前布局 CPO 封装、热管理、光芯片等核心环节，如 #天孚通信 (300394)（CPO 高速连接器）、# 光库科技 (300620)（铌酸锂调制器）
3. 长期聚焦硅光：硅光芯片是 NPO/CPO 共同核心，关注 #源杰科技 (688498)、# 长光华芯 (688048) 等国产替代标的

#光模块##npo##CPO#