通信及人工智能组行业光互连系列报告(一)：FAU，CPO／NPO驱动量价双升

FAU：CPO/NPO驱动量价双升光互连系列报告（一）证券研究报告行业动态报告发布日期：2026年11月2日本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供。在遵守适用的法律法规情况下，本报告亦可能由中信建投（国际）证券有限公司在香港提供。请务必阅读正文之后的免责条款和声明。分析师：汪洁通信及人工智能组联席首席分析师SAC 编号:S1440523050003SFC 编号:BXV744分析师：湛子杭通信及人工智能组分析师SAC 编号:S1440526040002分析师：于海宁通信及人工智能组首席分析师SAC 编号:S1440526080004分析师：曹添雨通信及人工智能组联席首席分析师SAC 编号:S1440522080001投资要点核心观点：FAU是实现光耦合的关键无源器件，传统方案以MT-FA形态为主，随着CPO/NPO等高密度光互联方案迭代，FAU呈现高通道、高密度的发展趋势，通道扩容、芯距压缩带来工艺难度上升、良率承压，带动价值量提升。传统可插拔光模块带动基础FAU需求稳步增长，随着CPO/NPO产业化持续推进，高通道FAU需求也将迎来爆发，FAU相关厂商将同时受益传统光模块的需求扩容与下一代CPO/NPO架构带来的量价齐升红利。 FAU是实现光模块/光引擎耦合的关键无源器件。单模光纤与硅光波导存在模场尺寸、形状、偏振的天然失配，直接耦合损耗严重。FAU依靠V槽实现多通道光纤微米级定位，搭配微透镜等完成模场变换，实现光纤与硅光PIC批量耦合。传统光模块采用MT-FA形态，CPO/NPO对FAU通道数、密度、对准精度提出更高要求。 CPO/NPO技术迭代驱动FAU量价齐升，AI算力带动行业高速成长。架构由可插拔模块向CPO/NPO迭代，FAU通道数增加、加工良率下滑，推升ASP。传统MT-FA多为4/8/12/16通道、250µm芯距；CPO/NPO FAU升级至如32/36/42通道等、127/80µm高密度芯距，通道数量规模提升，多通道阵列的加工、排纤、对轴、固化难度同步上升，良率承压，最终产品单价实现多阶跃升。根据爱德泰招股书预测，2025-2030年CPO光纤阵列单元的市场规模预计在2030年达到213亿元，行业空间广阔。 FAU多条技术路线并行演化。1）一维/二维FAU：传统MT-FA多为一维线性排布；面向51.2T/102.4T等大带宽CPO交换机，FAU一方面压缩通道间距，另一方面发展二维矩阵光纤阵列，提升光互连密度。2）固定式/可拆卸D-FAU：传统FAU通过胶水永久固化，发生故障需整体更换光引擎；下一代CPO方案向可拆卸D-FAU演化，采用分离底座+定位插头+FAU结构，可单独更换FAU，保留光引擎本体，降低运维成本。3）边缘耦合/光栅垂直耦合：光栅垂直耦合可兼容多排光纤、支持晶圆级测试、对准容差更大，但插损高、偏振敏感；边缘耦合从芯片侧面水平入光，具备低插损、多波长适配优势，但对准要求严苛、受热漂移影响大，一般是一维阵列。 FAU受益于AI算力与CPO/NPO产业化，市场空间具备较大弹性。国内厂商已多途径切入全球供应链：部分厂商直接对接终端客户；部分厂商作为Tier2供应商，依托Tier1方案商切入供应链；另有厂商选择向上游核心元器件卡位，布局V槽基板、微透镜等关键结构件环节。我们看好国产厂商在工艺、结构件、自动化等环节持续突破，建议重点关注FAU产业链。 风险提示：AI发展不及预期的风险、技术革新风险、竞争格局变化风险、行业周期性波动及宏观下滑的风险、国际贸易摩擦风险。2目录01. FAU是实现光耦合的关键无源器件02. CPO/NPO技术迭代驱动FAU量价齐升03. FAU市场空间广阔FAU是实现光耦合的关键无源器件资料来源：亿源通科技,《Fiber to Chip Fusion Splicing for Robust, Low Loss Photonic Packaging》,中信建投1.1 光纤与硅光波导天然模场失配，耦合需要连接桥梁 标准单模光纤与硅光波导天然存在显著模场失配：标准单模光纤模场直径约9µm，呈现近高斯圆形光斑；常规硅光PIC波导的导模为非对称扁椭圆模场，横向尺度通常为亚微米级（如0.3-0.5µm）。二者之间的耦合需要借助器件作为连接桥梁，完成模场变换、对准从而使光斑尺寸、形态匹配。 光学耦合的本质是两个模场的匹配（大小、形状、偏振等），微小的偏移都会导致严重的光损耗。图表：光学耦合对大小、形状、偏振态均有要求图表：微米级的错位都将导致耦合中的光损耗显著增加维度光纤与硅光波导的差异大小标准单模光纤模场直径9µm，硅光波导尺寸0.5µm，模场尺寸差异显著形状光纤纤芯截面是对称圆，硅波导是扁椭圆偏振硅光波导呈扁平型，适配TE模（横向）而不匹配TM模（纵向）；此外，外置光源ELS供光必须保偏图表：单模光纤尺寸远大于硅光PIC波导尺寸5资料来源：炬光科技，康宁，中信建投1.2 FAU、棱镜、透镜是实现光纤与光引擎耦合的关键无源器件 光从光纤到硅光PIC需要器件完成模场转换与精准定位。要实现光纤与硅光PIC之间的高效光传输，一方面需要耦合结构完成光路转换和模式匹配，另一方面也需要依赖高精度物理接口来实现位置对准与固定。 FAU、棱镜、透镜等是实现耦合的关键无源器件。双透镜方案中，光纤出射的光先经过透镜进行扩束与准直，光斑放大后再由另一面透镜聚焦收拢，尽量使光适配PIC芯片尺寸；同时，在这个过程中还需搭配棱镜、FAU等实现光路转向、光纤排布、端口位置对准；部分方案还需用到模斑转换器（Spot Size Converter）进行模场转换。器件实现功能说明球透镜、非球面透镜、微透镜阵列（MLA）准直/聚焦/扩束光纤出射光发散调控，单透镜方案可直接聚焦；双透镜方案中，第一面将光纤光准直为近平行光、光斑放大，再由第二面聚焦至波导端面；光斑尺寸随焦距设计变化反射镜、普通棱镜（Prism）折转光路平面反射镜、普通反射棱镜在正入射条件下只改变光传播方向，不改变光斑大小棱镜透镜一体化阵列（PLA/MPLA，Prism + MicroLens）准直 + 折转 同一片基片集成微透镜面与45°全反射斜面，可按光路需求实现先准直再折转，或先折转再准直聚焦；省去独立棱镜与透镜之间的装配界面，降低封装复杂度光纤阵列单元（FAU）多通道定位 + 端面接口刻蚀V槽→逐根放纤→盖板+UV/热固化→端面研磨抛光玻璃桥（GlassBridge）定位 + 变斑 + 降低对准公差基于IOX离子交换玻璃波导：通过离子交换在玻璃内形成高折射率埋入式波导，实现模场变换模斑转换器（Spot Size Converter）片内模场转换 倒锥结构：硅波导从常规宽度逐步收窄至100–150nm尖端，光能量向包层扩散，模场逐步放大；部分方案引入SiN/SiON辅助层优化模场；使端面模场可匹配光纤6图表：耦合所需的部分关键无源器件图表：炬光科技的MLA和康宁的玻璃桥产品资料来源：NEOFIBERS，波若威，中信建投1.3 FAU主要功能为实现光纤高精度排布与固定 FAU（Fiber Array Unit，光纤阵列单元）是把多根光纤以微米级精度