电子行业研究：大规模AI集群带动CPO加速，看好产业链公司

敬请参阅最后一页特别声明 1 投资逻辑： AI 发展带动训练集群规模扩大，推理端 token 消耗算力持续增长，带动算力和网络需求。我们认为，CPO 可以有效帮助大规模集群降低功耗、提升互联密度、提升高速率下的传输稳定性。当前 AI 发展对 CPO 需求迫切，CPO 供给端也逐渐成熟，CPO 有望迎来加速渗透。1）需求端：AI 集群规模扩大带动的网络互联规模、密度、速率的提升，显著催化CPO 需求。根据 Semianalysis 测算，大规模组网当中，CPO 的功耗节约也较显著，在 3 层网络的集群当中，虽然交换芯片因为使用 CPO 集成了光引擎等光学部件功耗提升，但光模块所产生的功耗大幅下降，总的网络功耗可以降低 23%；对于 3 层网络的 GB300 NVL72 机柜，采用 3 层网络的 CPO 方案后，可以相比传统 DSP 光模块方案降低 21%的网络成本，总成本可以降低 3%；而如果将网络压缩至两层 CPO 方案，则可以降低 46%的网络成本，总成本可以价格低 7%。另外在高速信号传输时，CPO 方案可以相比传统方案降低传输距离，减少信号损失。2）供给端：我们认为 CPO 供给目前也逐渐成熟，博通、英伟达等主要交换芯片厂商已经推出 CPO 交换芯片。CPO 的稳定性也达到了较高水平。我们认为当前CPO 的供给端也可以满足较大出货，加速渗透率提升的时间点。 我们认为 CPO 核心供应链公司有望持续受益 CPO 加速渗透趋势。我们将 CPO 核心供应链公司分为：1）核心光器件公司；2）CPO 制造；3）CPO 解决方案。CPO 核心光器件包括激光器、光引擎、FAU、Shuffle Box、MPO 等。CPO 光源主要采用 CW 激光器，受益于光通信需求持续增长，主要激光器厂商如 Lumentum、Coherent、住友加速扩产。Lumentum、Coherent 有望持续受益。国产厂商如源杰科技进展积极，东山精密也具备较强光芯片生产能力。当前激光器衬底主要采用磷化铟材料，磷化铟衬底主要厂商为 AXTI 等。FAU 主要用于将光信号导入与导出光引擎，目前天孚科技已经完成1.6T 光引擎规模量产和 CPO 配套光器件研发。CPO 需要高精度微透镜阵列，传统光学企业如蓝特光学有望切入 CPO。MPO 用于将光纤连接到外部端口，将交换机与其他交换机或远端网卡连接，太辰光是 MPO 连接器供应商，通过康宁间接供应终端客户。Shuffle Box 专为管理复杂的光纤互连而设计。 CPO 制造端主要受益方向包括晶圆制造、委外封装测试、CPO 测试厂商等。晶圆制造端，CPO 光引擎中 EIC 需要采用较先进制程，台积电在先进制程具有显著优势。在光引擎 PIC、EIC 的连接上，英伟达、博通开始采用台积电 COUPE 技术。我们认为台积电 COUPE 技术有望巩固台积电在硅光子世代行业地位。传统封测厂如日月光、Amkor 布局光引擎封装测试，天孚通信也积极布局先进封装有望受益。CPO 光引擎集成入交换机后，缺陷将导致整个模组报废，CPO 测试重要性和复杂度大幅提高。我们认为，CPO 测试设备有望充分受益，包括复杂度较高的光路对准的厂商、受益于更多光通道数和带宽数的厂商。而平台型测试企业有望受益 CPO 带来的芯片测试复杂度提升的行业 beta。 CPO 解决方案端，英伟达采用更为激进的 MRM 调制器，具有低功耗、占用空间小的优势，博通采用 MZM 调制器，制造上更为成熟。未来调制器有望转向薄膜铌酸锂方案。我们认为英伟达的方案有望较博通产生差异化竞争优势，带动英伟达网络收入继续增长。我们认为交换机行业有望受益 CPO 更高集成度带来的收入增长。 投资建议与估值 我们认为 AI 集群规模扩大，信号传输速率提升，CPO 功耗、成本、低损耗优势明显，需求明确。供给端 CPO 供应链逐渐成熟。CPO 有望迎来加速渗透，CPO 核心供应链企业有望充分受益。我们建议关注 CPO 核心光器件公司、CPO 制造公司、CPO 解决方案公司。我们看好：天孚通信、台积电、博通等。 风险提示 CPO 技术发展不及预期；AI 模型迭代停滞；美国宏观经济承压；AI 硬件发展及良率不及预期；中美科技领域政策恶化。 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务 内容目录 一、网络互联规模、密度、速率提升，CPO 交换芯片推出，CPO 渗透率提升已具条件 ...................... 4 1.1 CPO 需求端：网络互联规模、密度、速率持续提升，催化 CPO 需求 ............................. 4 1.2 CPO 供给端：博通、英伟达、Marvell 加速推出 CPO 交换芯片，CPO 稳定性明显提升 ............... 8 二、光器件、晶圆代工/封测、CPO 解决方案厂商有望受益 ............................................ 9 2.1 CPO 产业链主要包括核心光器件、制造、CPO 解决方案，以英伟达 CPO 方案为例分析 .............. 9 2.2 核心光器件厂商有望受益，Lumentum 等厂商展望积极 ........................................ 12 2.3 台积电 COUPE 技术有望巩固台积电行业地位，光引擎封装、CPO 测试厂商有望受益 ............... 17 2.4 英伟达 CPO 方案技术激进，交换机厂商有望受益 CPO 带来的收入增长 .......................... 21 三、投资建议 .................................................................................. 22 四、风险提示 .................................................................................. 23 图表目录 图表 1： 大模型训练所消耗的算力已经达到 10^25 FLOP 量级 ......................................... 4 图表 2： 集群规模越大，网络硬件成本与功耗占比越大 .............................................. 5 图表 3： 单个 CPO 较可插拔光模块可以降低 65%的功耗 ............................................... 6 图表 4： 在三层网络的集群当中，CPO 方案可以大幅度降低功耗（单位：W/单个 GB300 NVL72 机柜） ....... 6 图表 5： CPO 相比传统方案可以有效降低成本 ....................................................... 6 图表 6： 单个 CPO 较可插拔光模块可以降低 65%的功