CPO交换机产业链深度：AI数据中心光电互联架构、市场空间及相关公司梳理

AI算力扩张带来的第一个问题，并不是GPU不够用，而是GPU之间如何更快、更低功耗地“说话”。

当单个数据中心开始容纳数万甚至更大规模的GPU集群，网络交换设备不再只是配套硬件，而成为算力效率的一部分。

过去，可插拔光模块支撑了数据中心从100G、400G到800G的升级。
但当端口速率继续迈向1.6T及以上，传统方案在功耗、带宽密度、信号损耗和布线复杂度上开始接近瓶颈。

CPO交换机由此被推到产业中心。

它不是简单替换一个光模块，而是把交换芯片与光引擎更深地绑定在一起，把数据中心网络从“电连接主导”推向“光电融合”。

短期看，CPO交换机受益于AI数据中心扩容、800G/1.6T端口升级和国产替代加速。

长期看，它真正要解决的是一个更底层的问题：
当算力集群继续扩大，网络架构还能否跟上GPU集群的增长速度。

01.

行业定义

什么是CPO交换机

交换机是算力基础设施中的核心互联设备。

它依靠电信号、光信号转发技术，实现服务器、存储设备、GPU集群之间的数据交换。

对于AI数据中心而言，交换机承担的不只是“联网”，而是决定算力集群能否高效协同。

CPO交换机则是面向AI算力集群和超大型数据中心的新一代高速交换设备。

CPO，即共封装光学。

它的核心做法，是将硅光光引擎与交换机ASIC交换芯片放在同一封装体系内，把原本厘米级的光电互连距离压缩到毫米级。

距离缩短后，信号损耗下降，传输时延降低，功耗也随之改善。

这也是CPO交换机被关注的原因：
它针对的不是普通企业网络，而是1.6T及以上超高速光通信场景下的带宽和功耗瓶颈。

与传统可插拔光模块方案相比，CPO方案能效可提升5倍，设备连续运行稳定性和部署效率也更适合大规模GPU集群组网。

但CPO并不会立刻替代所有方案。

在短期内，行业更可能形成一种并行格局：
短距高密度组网使用CPO，长距传输仍主要依赖传统可插拔光模块。

全光交换机目前仍处于试点阶段，距离大规模商用还有较长周期。

02.

行业分类

交换机如何分层

理解CPO交换机，需要先理解交换机本身的分类。

从技术协议看，以太网交换机是绝对主流。

全球交换机市场中，以太网交换机占比超过90%。
这类设备遵循IEEE 802.3以太网标准，端口速率覆盖从10Mbps到1.6Tbps的完整区间。

按传输介质，交换机端口主要分为电口和光口。

电口使用铜缆和RJ45接口，更多用于短距离、低速组网。

光口则搭载SFP、QSFP等系列光封装接口，适合高速传输，广泛用于局域网、数据中心等场景。

从下游应用看，交换机主要分为四类。

第一类是数据中心交换机。

这是算力网络中的核心设备，负责服务器互访、服务器与存储对接、GPU集群互联，承载大量东西向流量。

第二类是企业级交换机。

它主要服务政企园区、办公网络，以24口、48口千兆或万兆机型为主，更重视运维便利性，对超高带宽需求相对有限。

第三类是工业交换机。

这类产品用于工业自动化场景，需要适应复杂环境，对稳定性、抗干扰、防尘防潮等要求更高。

第四类是电信级交换机。

它主要服务运营商网络，强调高可靠性、大容量转发和长期运行稳定性。

CPO交换机所在的位置非常明确：
它属于数据中心交换机中面向AI算力集群的高端形态。

它的价值不在于覆盖所有网络场景，而在于解决超大规模数据中心中最紧张的互联问题。

03.

发展历程

从端口升级到光电融合

过去几年，交换机行业的升级主线相当清晰：
端口越来越快，架构越来越扁平，光电融合越来越深。

2016年至今，全球数据中心交换机整机交换容量从6.4T一路提升至当前最高102.4T。

这背后有三股力量共同推动。

首先，端口速率持续升级。

400G、800G端口逐步替代传统低速端口，1.6T端口已经进入研发和试点阶段。

当AI训练集群规模扩大，GPU之间的数据交换频率显著增加，端口速率升级不再是性能展示，而是集群效率的必要条件。

其次，组网架构从多层级走向扁平化。

传统数据中心网络层级较多，转发路径长，时延更高。

叶脊架构通过更扁平的网络结构，缩短转发路径，降低传输时延，更适合东西向流量占比高的AI数据中心。

第三，光电技术开始进入交换机核心。

传统可插拔光模块方案的优势是成熟、灵活、可维护。
但在高速率、高密度场景下，功耗和信号完整性压力越来越大。

CPO的出现，本质上是一次架构迁移。

它把光引擎推近交换芯片，让光电转换不再停留在设备边缘，而是进入交换系统的核心区域。

按照当前产业节奏，2026年被视为CPO规模化导入的重要起点。

英伟达Spectrum-X CPO交换机已于6月全面量产，博通102.4T高端CPO交换芯片也同步量产。

到2027年，行业有望迎来规模商用拐点。

04.

产业链全景

价值集中在高壁垒环节

CPO交换机产业链可以分为上游、中游和下游。

上游是材料、光电芯片和无源器件。

包括SOI硅片、特种玻璃、CW激光器、硅光PIC、高速Driver/TIA、FAU光纤阵列、MPO连接器、光纤混洗器等。

这些环节决定光电转换的基础性能，也是良率和成本控制的起点。

中游是光引擎制造和先进封装。

这里是CPO产业链的核心。

光引擎需要把硅光PIC、高速EIC、光纤阵列高度集成；
先进封装则要把ASIC、光引擎、外置激光接口等放进更紧凑的系统中。

台积电COUPE平台所代表的3D异质集成先进封装，是CPO实现量产的重要保障。

下游是交换ASIC芯片厂商、整机设备厂商和云数据中心客户。

博通、英伟达、Marvell提供高端交换ASIC；
思科、英伟达以及国内头部厂商推出CPO整机产品，最终应用于AI算力集群和大型云数据中心。

这条产业链的特点是：
环节多、协同难、壁垒高。

单个企业很难独立完成全部技术闭环。

芯片、硅光、封装、光器件、整机和系统软件之间的协同能力，将决定CPO能否从样机走向大规模部署。

05.

上游分析

材料和器件决定底层边界

CPO交换机的上游并不只是“零部件供应”。

在高速光通信场景中，上游材料、芯片和无源器件直接影响功耗、损耗、良率和可靠性。

SOI硅片与特种玻璃

SOI硅片是硅光芯片的重要基础材料。

硅光技术依托成熟半导体工艺，把调制器、探测器、光波导等器件集成在硅基平台上。

材料质量决定器件一致性，也影响后续加工良率。

特种玻璃则用于光器件、封装和连接相关场景，对稳定性、热性能和加工精度要求较高。

在CPO系统中，材料不是最显眼的环节，却是后续集成能力的基础。

CW激光器

连续波激光器为光引擎提供稳定光源。

CPO方案中，外置连续波激光光源模块越来越受到重视。

原因在于，激光光源如果直接进入共封装区域，会增加热耦合压力，影响系统稳定性。

外置架构可以降低封装内部热负担，提高连续运行可靠性。

海外Lumentum、Coherent等企业在大功率激光光源领域积累较深。

国内方面，华工正源8路出光ELSFP模块已通过英特尔认证，可支撑800Gbps CPU直连；
源杰科技通过分光结构优化降低激光器使用数量。

硅光PIC

硅光PIC是电光、光电信号转换的核心。

它把调制器、探测器、光波导等集成在硅基芯片上，是CPO交换机实现高密度光互联的关键。

技术路线主要包括微环调制器和马赫-曾德尔调制器。

微环调制器集成度高，但对温度敏感。

马赫-曾德尔调制器技术更成熟，稳定性更强。

行业趋势是从分立器件走向单片集成，单通道速率向200G、400G继续升级。

目前，良率提升和热优化仍是量产落地的关键难点。

高速Driver/TIA

高速EIC电芯片包括驱动芯片Driver和放大芯片TIA。

它们是硅光芯片与交换芯片之间的高速接口，主流速率正在迈向200G至400G每通道。

海外博通、Marvell、Macom的200G PAM4电芯片已经全面商用。

国内光迅科技、天孚通信已实现100G产品小批量出货，但在200G及以上高端产品上仍存在明显差距。

未来，这类电芯片将与硅光芯片采用2.5D、3D共封装方式，研发重点集中在低功耗和高线性度。

FAU、MPO与保偏器件

FAU光纤阵列用于实现光纤与硅光芯片的高精度耦合。

高端CPO设备对高密度、高精度和低损耗要求极高。

天孚通信在该领域具备较强全球竞争力，可量产800G、1.6T全系列光纤阵列；
太辰光、博创科技也形成配套供货能力。

MPO/MTP高密度连接器依靠多芯并行结构支撑高速传输，是高密度布线的关键。

海外US Conec、Senko、莫仕占据高端市场；
国内太辰光保偏MPO已实现小批量出货，致尚科技子公司福可喜玛是全球第三大MT插芯供应商。

此外，硅光调制器对偏振状态高度敏感，保偏光纤和偏振器件成为高端CPO设备的重要配套。

海外康宁、藤仓、住友技术成熟；
国内长飞光纤、亨通光电、中天科技已实现800G/1.6T保偏光纤量产，中际旭创、天孚通信也推出相关保偏无源器件。

06.

中游分析

光引擎与封装是产业核心

CPO交换机的中游，是产业链中技术密度最高、协同难度最大的部分。

它决定CPO能否真正从工程样机走向规模量产。

OE光引擎

OE光引擎由硅光PIC、高速EIC和光纤阵列集成而来。

它部署在交换芯片周边，是CPO交换机最具标志性的组件。

单个光引擎产品带宽可达1.6T至6.4T。

海外方面，英伟达1.6T光引擎、博通6.4T光引擎已完成调试，并配套整机量产。

Marvell同规格产品预计2027年量产。

国内方面，天孚通信800G光引擎已实现小批量交付，博创科技、光迅科技相关产品处于样品测试阶段。

光引擎的竞争不是单点性能竞争，而是良率、成本、可维护性和系统适配能力的综合竞争。

先进封装

CPO要把ASIC、光引擎、ELS接口等在更短距离内连接起来，先进封装是绕不开的核心工艺。

2.5D、3D堆叠可以缩短互连距离，降低整机功耗，同时提升系统集成度。

台积电COUPE平台计划于2026年下半年量产，可实现4nm芯片与硅光3D堆叠。

日月光、Amkor也在同步跟进。

国内长电科技、通富微电、华天科技可提供2.5D封装样品；
深南电路、兴森科技布局CPO高速基板，但CPO专用基板仍处于预研阶段。

先进封装的难点在于，CPO不是把芯片简单“拼”在一起，而是要同时处理热、光、电、机械结构和可靠性问题。

这使得封装良率、基板材料和测试能力成为长期竞争焦点。

柔性光背板

柔性光背板以PI薄膜为基材，用于替代传统刚性PCB完成设备内部光电布线。

它具备可弯曲、高集成、易维护等特点，既可适配高速传统交换机，也可服务CPO交换机。

菲菱科思联合新华三完成800G CPO柔性光背板全流程研发。

共进股份承接整机代工，并参与电磁兼容设计。

长期看，设备内部互联可能从纯电背板走向光电混合背板，再进一步向全光背板演进，以适配3.2T及以上超高速传输需求。

07.

下游分析

AI数据中心决定放量节奏

CPO交换机的下游需求，主要来自AI算力集群、大型云数据中心和高速数据中心网络升级。

AI算力集群

AI训练对网络提出了更高要求。

在大规模GPU集群中，单个GPU性能重要，但GPU之间的数据同步效率同样重要。

如果网络带宽不足、时延过高，GPU等待通信的时间增加，整体集群效率会被拉低。

这也是CPO交换机被推向前台的核心原因。

它服务的是高密度、短距离、低时延、高带宽的集群内部互联场景。

大型云数据中心

云厂商持续提高资本开支，带动数据中心网络设备升级。

IDC 2026年第一季度全球以太网交换机报告显示，行业整体收入达到154亿美元，同比增长39.8%。

其中，数据中心交换机收入100亿美元，同比增长61%。

在细分产品中，800G交换机占数据中心市场收入比重35.8%，200G/400G产品合计占比34.1%。

这说明高速端口已经成为数据中心交换机增长的主要来源。

随着800G继续放量、1.6T进入研发试点，CPO交换机的需求基础正在形成。

传统光模块共存场景

CPO并不意味着可插拔光模块失去价值。

在较长距离传输、灵活维护、不同代际设备混合部署等场景中，可插拔光模块仍有现实优势。

因此，未来一段时间内，CPO和传统可插拔方案更可能共存。

CPO负责更高密度、更低功耗的短距互联；
可插拔光模块继续承担长距传输和灵活部署需求。

产业的变化不是单一技术替代，而是不同技术重新分工。

08.

相关企业

格局已清晰，但变量仍在

CPO交换机市场正在形成两类力量。

一类是海外企业，掌控高端交换芯片、标准和系统生态。

另一类是中国企业，在制造、光器件、部分光引擎和整机环节加速突破。

海外核心企业

英伟达是CPO交换机的重要推动者。

其策略是将GPU、网络设备和CPO生态深度绑定。

英伟达Spectrum-X CPO交换机已进入量产阶段，2026年出货量预计1万至2万台，全球市占约40%，客户覆盖微软、Meta、CoreWeave等海外云厂商。

博通是以太网CPO的重要龙头。

其Tomahawk 6高端交换芯片达到102.4Tbps，并搭配自研6.4T光引擎，重点面向叶脊网络架构。

博通CPO产品预计2026年第三季度起批量出货，全球市占约35%，也是OCI联盟核心成员。

Marvell是行业第三极。

其51.2T交换芯片搭配自研3D硅光引擎，产品预计2027年量产，并已获得英伟达投资。

思科、Arista作为传统数据中心交换机巨头，目前仍以CPO样机测试为主，2027年后有望实现规模出货，当前合计市场份额不足5%。

国内整机与交换机厂商

传统交换机市场集中度较高。

全球市场中，思科、Arista、华为、HPE、新华三位居前列。

国内市场由华为、新华三、锐捷网络、中兴通讯、思科等主导，本土厂商合计占比接近九成。

新华三在AI企业网和智算交换机领域具备较强布局。

锐捷网络在2025年展示了51.2T CPO交换机商用互联方案，并针对AI数据中心算力集群推出128口800G交换机RG-S9910-128OC2VS。

中兴通讯在运营商市场基础稳固，并具备自研交换芯片能力。

国内光器件与光引擎企业

天孚通信在FAU光纤阵列、光引擎等环节具备较强竞争力。

其800G光引擎已实现小批量交付，并可量产800G、1.6T全系列光纤阵列。

光迅科技、博创科技、中际旭创等企业在硅光芯片、光器件和相关模块环节持续推进。

太辰光在保偏MPO等高密度连接器环节实现小批量出货。

长飞光纤、亨通光电、中天科技已实现800G/1.6T保偏光纤量产。

华工正源、源杰科技则在外置激光光源相关方向推进产品突破。

代工与制造企业

交换机代工市场分为OEM和ODM两类模式。

OEM更多承担生产制造。

工业富联承接英伟达CPO/NVLink交换机独家代工。

ODM则深度参与设计研发，合作绑定更紧。

菲菱科思长期为新华三定制高速交换机，并联合新华三完成800G CPO柔性光背板全流程研发。

共进股份、菲菱科思、环旭电子是全球交换机代工行业的重要企业。

目前全球交换机代工CR5不足40%，行业仍有整合空间。

随着头部品牌扩产和JDM联合研发模式普及，代工厂有机会向更高附加值环节升级。

09.

重点总结

CPO不是终点，而是过渡中的关键一步

CPO交换机的价值，来自AI算力基础设施的结构性变化。

当数据中心端口速率从400G、800G继续迈向1.6T，传统可插拔光模块在功耗、带宽密度和信号损耗上的压力会越来越明显。

CPO通过缩短光电互连距离，把光引擎推近交换芯片，提供了一种更适合超大规模GPU集群的网络方案。

但这并不意味着CPO会在短期内全面替代现有架构。

它更可能先在短距、高密度、低时延的AI数据中心内部互联中落地，再随着成本、良率、可靠性和运维体系成熟，逐步扩大应用边界。

从产业格局看，海外企业仍掌握高端交换ASIC、标准和系统生态。

中国企业的机会主要集中在光器件、无源器件、部分光引擎、整机制造和国产替代链条中。

这决定了CPO产业的竞争不会只发生在单一产品层面，而会延伸到芯片、硅光、封装、连接器、背板、整机和系统生态的协同能力。

短期看，2026年是CPO规模化导入的重要起点，2027年可能出现更明确的商用拐点。

长期看，3.2T端口技术研发、全产业链供应链自主化，以及全光交换机的成熟进度，将成为下一阶段竞争焦点。

CPO交换机解决的是当下AI数据中心最紧迫的互联问题。

但更大的问题仍在后面：
当算力集群继续指数级扩张，网络架构本身是否还需要一次更彻底的重构。