国防军工行业AI系列：瓶颈正逐渐向“连接”转移从CPO光互连方案看无源光器件发展趋势-260721（26页）.pdf

核心结论速览： AI算力瓶颈正逐渐向“连接”转移：随着训练和推理规模持续扩大，AI竞争焦点正从单颗芯片性能转向整个系统的协同效率。英伟达务实策略框架：“能用铜缆的地方就用铜缆，必须用光纤的地方才用光纤。未来5到10年仍将大量使用铜缆，同时也会使用海量的光器件。”。 无源光器件是实现光信号传输、分配和调制的核心：光收发组件（不含光芯片）在光模块成本构成中占比约11%。无源光器件不需要外部能量输入，其工作所需能量来自光信号本身，主要用于光信号的连接、传输、调节、相干、隔离、过滤等控制类工作。 CPO互连方案推动光纤耦合/高密度连接器/光柔板需求提升：CPO实现在芯片封装级别上集成光学组件，互连方案中包含数百至数千根光纤链路。一个51.2T的CPO需要1,152根光纤（1,024条单模光纤和128条保偏光纤），带来互连方案和光纤耦合等技术迭代挑战。 FAU由可选辅件成为高速光模块刚需组件：随光纤数量和类别增多，光纤耦合重要性提升。FAU凭借微米级精度，满足800G/1.6T高速光模块的耦合要求及小型化要求。保偏轴对准误差需小于0.5度，芯与波导对准误差需控制在0.1微米以内。 康宁推出GlassBridge作为下一代玻璃光互连组件：利用玻璃内部光波导结构，直接建立光纤与PIC之间的光学连接。测试数据显示：单端面无源耦合损耗低于1.5dB，偏振相关损耗小于0.5dB，光功率耐受可达280mW。 MPO/MMC多芯连接器向更高密度演进：MPO在相同面板空间内容纳数倍光纤数量，16芯MPO支持800G，48芯适用于超大规模数据中心。MMC在相同空间内可实现约为MPO近三倍的光纤密度。预计MPO与MMC将长期并行，以适配不同带宽与密度要求。 Fiber Shuffle（光纤重排）实现高密度光路布线：物理层组织和重新映射光纤连接，适用于复杂光连接管理。产品形态涵盖光柔性板（薄膜）、Shuffle Box（盒式）、Shuffle Cable（分支式）等。英伟达Quantum-X800架构中广泛应用。AI算力瓶颈向“连接”转移。随着训练和推理规模持续扩大，AI竞争的焦点正在从单颗芯片的性能转向整个系统的协同效率。当AI进入系统时代，连接能力开始成为决定整体性能的关键变量。根据Deeptech深科技和芯智讯公众号2026年6月4日报道，当前英伟达务实的策略框架：“能用铜缆的地方就用铜缆，必须用光纤的地方才用光纤。未来5到10年仍将大量使用铜缆，同时也会使用海量的光器件。”。CPO（光电共封装）被认为是下一代数据中心互连的主流技术路径。CPO把光收发器与处理芯片的连接距离从几厘米缩短到毫米级，在能耗和带宽密度上比NPO（近封装光学）再进一步。无论铜缆还是光纤策略，光器件的使用都是海量的。（数据来源：广发证券《瓶颈正逐渐向“连接”转移，从CPO光互连方案看无源光器件发展趋势》，2026年7月21日）。无源光器件：光模块光电芯片协同架构核心。概念与分类。无源光器件属于光器件的一种，用于实现光信号的传输、分配和调制。与需要外部电源驱动的有源光器件不同，无源光器件不需要外部能量输入，其工作所需的能量来自于光信号本身。按照器件作用，无源光器件可分为两大类：连接和传输相关器件： 高速光模块组件：FAU（光纤阵列单元）为核心器件，已由可选辅件成为高速光模块的刚需组件。 光互连产品：AOC跳线、MTP/MPO等高密度连接器。分配和调制相关器件： 镀膜光纤器件、准直器、声光器件、光开关、光耦合器、光通信隔离器、电光调制器等。 光收发模块主要构成包括滤光片、偏振分束器、棱镜、透镜、非球面透镜等各类光学元件。成本占比与市场空间。光收发组件（不含光芯片）在光模块成本构成中占比约为11%。根据光库科技2026年3月发布的报告书草案，光模块成本构成中光学组件占比达73%，其中TOSA和ROSA占比达到光学器件成本的80%。光芯片作为核心部分，占TOSA和ROSA总成本的80%，据此推算不含光芯片的光收发组件占比约11%。行业格局：定制化与客户资源为核心壁垒。无源光器件具有产品规格品类多、定制化程度高的特征，厂商与光模块客户保持长期稳定的合作关系。行业整体竞争格局较为分散，但受光模块行业高集中度特征影响，在光模块领域呈现向头部供应商集中的趋势。云厂商在光模块采购上普遍采用“1-2家主力供应商与2-3家备选供应商”的梯队模式。（数据来源：广发证券《瓶颈正逐渐向“连接”转移，从CPO光互连方案看无源光器件发展趋势》，2026年7月21日）。CPO互连方案带来的技术挑战。CPO实现在芯片封装级别上集成光学组件，互连方案中包含各类光纤链路。根据《Deploying Robust and Scalable Co-Packaged Optics Fiber Infrastructure》（Corning，2024），CPO将包含大量（数百甚至数千）光纤链路，连接紧密耦合的电子集成电路（EICs）和光子集成电路（PICs）。CPO的核心挑战：根据《Special Session 5: Advanced Materials for Enabling Co-Packaged Optics Integration》和爱德泰官网： 高密度光纤：每个ASIC数据流量可达1,024根光纤。一个51.2T的CPO需要1,152根光纤（1,024条单模光纤和128条保偏光纤）。 空间限制：交换机内部空间受限，光纤必须与电源、冷却系统、数据平面、输出面、控制平面、管理接口和组件共享空间。 外部激光源连接：ELS需要通过偏振维持光纤（PMF）实现连接。 布线挑战：所有电缆需在开关狭小空间内整齐布置并紧密布线（保持较小的弯曲半径）。（数据来源：广发证券《瓶颈正逐渐向“连接”转移，从CPO光互连方案看无源光器件发展趋势》，2026年7月21日）。FAU与GlassBridge：光纤耦合技术迭代。FAU：高速光模块刚需组件。随光纤数量和类别增多，光纤耦合重要性提升。FAU（光纤阵列单元）凭借其微米级精度特征，能够满足800G/1.6T高速光模块的耦合要求及小型化要求，已由可选辅件成为高速光模块的刚需组件。精度要求极高：光纤芯与光芯片波导的对准误差要求控制在0.1微米以内，保偏轴对准误差需小于0.5度，对制造精度、成本控制和良率提升都提出极高要求。FAU的精密对准长期被视为制约CPO规模化落地的核心瓶颈。GlassBridge：康宁的下一代光互连方案。6月24日，康宁在首尔正式推出下一代玻璃光互连组件Glass Bridge。作为连接器组件提供下一代光学架构路径，包括NPO（近封装光学）、CPO和高密度光子模块。技术原理：利用玻璃内部的光波导结构，直接建立光纤与PIC之间的光学连接。基于晶圆级制造的玻璃基连接器，能够实现更高的通道密度和更稳定的耦合效率，同时支持可拆卸设计，为后续运维提供便利。性能数据（2026 IEEE ECTC）： 单端面无源耦合损耗低于1.5dB。 偏振相关损耗小于0.5dB。 光功率耐受可达280mW。 使用片上机械Z轴进行精确垂直控制，利用PIC和玻璃上的光刻基准进行精确X-Y对准。GlassBridge当前对FAU形成补充，而非完全替代。（数据来源：广发证券《瓶颈正逐渐向“连接”转移，从CPO光互连方案看无源光器件发展趋势》，2026年7月21日）。MPO/MMC：高密度多芯连接器演进。MPO：数据中心基础设施升级关键环节。高密度多芯连接器MPO可以显著减少光纤数量增加趋势下所需的端口数量。常见规格为8芯、12芯或24芯，相比传统LC，在相同面板空间内容纳数倍光纤数量。速率演进： 8芯MPO：支持200G和400G（每通道50/100Gbps）。 16芯MPO：支持800G（8传输/8接收，100Gbps）。 24芯MPO：用于100G、200G和400G并行光学系统部署。 48芯MPO：适用于超高密度主干电缆。CPO应用：一个51.2T的CPO需要1,152根光纤，如使用16芯MPO连接器，需要64个MPO连接器，实现高集成效率并简化部署。MPO预计将成为早期CPO交换机的前面板接口。MMC：更高密度部署演进。MMC（多芯连接器）在相同空间内可实现约为MPO近三倍的光纤密度，向更高密度部署演进。预计MPO与MMC将长期并行，以适配不同带宽与密度要求。MPO适用于主干层（跨区域模块连接，承载核心骨干链路），MMC适用于密集计算层（AI集群内部、高密度GPU fabric、AI训练/推理节点互连）。（数据来源：广发证券《瓶颈正逐渐向“连接”转移，从CPO光互连方案看无源光器件发展趋势》，2026年7月21日）。Fiber Shuffle：光纤重排实现高密度光路布线。Fiber Shuffle（光纤重排方案）是达成更高密度光路布线的高效技术方案，可将光纤与线路集成于一体，光纤末端可适配各类连接器。CPO将光引擎与ASIC芯片紧密集成，要求实现成百上千根光纤的无阻塞、低损耗、高密度交叉连接。传统MPO/MTP跳线方案会产生严重的“线缆丛林”效应。产品形态。1. 光柔性板（薄膜） ：用于极高集成度，可直接集成到模块级或板级设计中。通过多层柔性基板堆叠，在有限空间内构建密集光路网络，实现面板与内部芯片的紧密连接。光纤能够以<0.1毫米精度排布200μm、250μm、600μm或900μm的光纤。2. Shuffle Box（盒式） ：标准化模块化形态，在内部光纤管理和可维修性之间取得平衡。可实现OE独立连接并保持扇出线路长度一致，低高度设计可存储多余线缆。3. Shuffle Cable（分支式） ：用于连接关系复杂但物理空间相对可管理的领域。应用场景。CPO架构内：连接光引擎（OE）和交换机面板以及外置激光光源（ELS）。英伟达Quantum-X800架构中广泛应用。数据中心内：替代传统水平布线，释放机柜垂直空间，优化机架气流，降低局部热点风险。单集群布线效率稳定提升，散热能耗减少，支持AI算力密度持续突破。（数据来源：广发证券《瓶颈正逐渐向“连接”转移，从CPO光互连方案看无源光器件发展趋势》，2026年7月21日）。延伸阅读。以上为报告核心趋势分析，如需获取完整报告详细数据及全部产业链公司分析，请访问下载页下载完整PDF报告。FAQ。Q1：无源光器件在光模块成本中占比多少？A1：光收发组件（不含光芯片）在光模块成本构成中占比约为11%。光模块成本中光学组件占比73%，TOSA和ROSA占光学器件成本的80%，光芯片占TOSA和ROSA总成本的80%。Q2：CPO互连方案带来了哪些技术挑战？A2：高密度光纤（每个ASIC达1024根，51.2T CPO需1152根）、交换机内部空间受限、ELS需PMF连接、布线空间狭小。FAU精密对准（芯与波导误差<0.1微米）长期被视为制约CPO规模化落地的核心瓶颈。Q3：GlassBridge相比FAU的优势是什么？A3：利用玻璃内部光波导结构直接建立光纤与PIC连接，可实现更高通道密度和更稳定耦合效率，支持可拆卸设计。测试数据：单端耦合损耗<1.5dB，偏振相关损耗<0.5dB，光功率耐受280mW。Q4：MPO和MMC有什么区别？A4：MPO是主流多芯连接器，8芯支持400G、16芯支持800G。MMC在相同空间内实现约MPO三倍光纤密度。MPO适用于主干层，MMC适用于AI集群密集计算层，两者将长期并行。Q5：Fiber Shuffle的核心价值是什么？A5：通过光纤重排实现高密度光路布线，避免“线缆丛林”效应。产品形态包括光柔性板（薄膜）、Shuffle Box（盒式）、Shuffle Cable（分支式），应用于CPO架构内和数据中心内。数据来源说明。本报告分析基于广发证券《瓶颈正逐渐向“连接”转移，从CPO光互连方案看无源光器件发展趋势》（2026年7月21日发布），数据来源于光库科技公告、Corning、OFS、爱德泰等公开信息。