光进铜退:224G 时代 NPO 为什么成了超节点的最优解
posts posts 2026-08-08T16:14:13+08:00从 112G 到 224G 时代,铜通道被物理截断、可插拔被功耗压垮、CPO 被良率绊住——NPO 用 13dB 损耗、9-12W 单引擎和独立封装,在三岔路口稳住了超节点对光互联的刚需。本文拆开 SerDes 演进、OIF CEI 五级、光引擎路线、ELS/FAU 价值量、海外三大阵营与华为/阿里/腾讯三线并进,把 NPO 从厂商话术还原成产业判断。财富自由NPO, 近封装光学, 光互联, 硅光, VCSEL, AI 算力, Scale-up, SerDes, FAU, ELSFP, 投资窗口, 国产替代光进铜退:224G 时代 NPO 为什么成了超节点的最优解
2024 年 1 月,OIF 把 CEI-112G-XSR+ IA 写进规范:13dB 损耗预算,允许一个可分离互连(插座)。从那以后,NPO 在标准上拿到了"可以独立封装、独立测试、独立更换"的法律地位。两年过去,2026 年的产业问题已经不再是 NPO 能不能做,而是 NPO 凭什么在 CPO 性能更好、可插拔生态更成熟的情况下,拿下超节点的 2027-2028 窗口。
一句话判断
NPO 不是 CPO 的过渡品,而是在 224G SerDes(串行解串器)时代下,兼顾电气性能(13dB 损耗)、系统功耗(9-12W 单引擎)和工程可维护性(OE 可单独更换)三者的独立路线。
铜、可插拔、CPO 三条路都走不通或者走不动,NPO 之所以脱颖而出,是因为它把"光进铜退"的距离尺度,恰好卡在 ASIC(专用芯片)150mm 半径内。
系统地图:三条主线,一张图
读这篇报告之前,先把场景拆成三条线,否则二十多张图表会互相打架:
- 可插拔:光电转换点放在前面板,铜通道长达 200mm 以上,靠模块侧 DSP(数字信号处理)芯片补偿——功耗和时延都压不住超节点。
- NPO:光电转换点移到 ASIC 旁边的高速载板,铜通道缩到 150mm 以内,光引擎独立封装、可更换。
- CPO:光电转换点直接做进 ASIC 封装基板,铜通道 50mm 以内,性能最高,但光引擎良率被绑上高价值 ASIC。
后面所有的对照,都从这张图里读。
为什么是现在:物理把可插拔逼到了墙角
距离轴上,铜通道已经被截断
224G/lane 时代的铜到底能跑多远,业内没有标准答案,但 OIF(Optical Internetworking Forum,光互联论坛)的 CEI(Common Electrical I/O,通用电气接口)五级接口规范已经划出了损耗预算:
| 等级 | 典型距离 | 112G 损耗预算 | 对应架构 |
|---|---|---|---|
| LR(长距) | 背板/铜缆 | ≈28 dB | 传统背板互连 |
| MR(中距) | 板内芯片间 | ≈20 dB | 板级互连 |
| VSR(很短距) | 芯片→前面板 | ≈16 dB | 可插拔模块 |
| XSR | ≤50mm | ≈10 dB | NPO/CPO |
| XSR+(2024.1 IA) | ≤150mm | ≈13 dB | NPO(允许一个可分离插座) |
2024 年 1 月 OIF 发布 CEI-112G-XSR+ IA,允许一个可分离互连——这是 NPO 电气可维护性的规范基石。在它之前,XSR 通道预算紧贴 50mm,光引擎想换都没空间;XSR+ 把通道拉到 150mm,给可分离 LGA(Land Grid Array,栅格阵列)插座留出了工程余量。
更具体的数据来自 Broadcom 对 XPU→NPO 通道的实测分解(106G PAM4,即四电平脉冲幅度调制,下同):
| 链路环节 | 损耗 |
|---|---|
| GPU 基板(5mm) | 0.65 dB |
| 主板 PCB(60mm) | 5.40 dB |
| BGA(球栅阵列)+ 铜柱 + 连接器 | 0.58 dB |
| 合计 | ≈6.6 dB |
作为对比,可插拔模块主机侧的实测损耗是 22-24dB。也就是说,光电转换点从前面板拉到 ASIC 近端,主机侧通道裕量瞬间多出 15-17dB。这不是省了一点 DSP 余量的问题,是铜通道能不能跑的问题。
介质和趋肤深度把铜介质卡死
224G 信号对介质的要求已经超出传统 PCB 的能力:FR-4 的 Df(损耗角正切,表征介质损耗的物理参数)≈0.02 早已不可用,必须切到 Megtron 6/7 级低损耗板材(Df≤0.002)。56GHz 下的铜趋肤深度只有约 0.28μm——铜箔粗糙度成了主要损耗项,每一级过孔残桩需要背钻(从孔底反向钻掉未使用的"残桩")到 ≤5mil,每级连接界面单独贡献 0.5-1dB。
这些不是工艺优化空间,是物理限制。带宽翻倍、距离减半,是铜通道的固有规律。224G 下铜通道被压缩到米级,要跨机架、跨超节点,必须转光。
功耗账:DSP 续命的边际收益归零
把光模块的功耗摆在系统总功耗旁边看,矛盾被放大了。Broadcom 给 12.8T 交换机的可插拔架构算过一笔账:
| 项目 | 功耗 |
|---|---|
| 32 × 400G 可插拔模块(12W/只) | 384 W |
| 交换芯片 ASIC | 432 W |
| 风扇 + 电源等 | ≈84 W |
| 整机 | ≈900 W |
光模块(384W)的功耗已经接近交换芯片(432W)。51.2T 容量下,可插拔约占整机功耗 50%。也就是说,整机一半的功耗在补偿信号,而不是把数据送出去。
单 1.6T 光引擎的功耗差距:
- 可插拔(含 DSP):25-30W
- NPO(线性直驱,即去掉模块侧 DSP,由主机 SerDes 直接驱动):9-12W
- CPO(共封装):5-9W
NPO 把功耗压下来的代价,是主机 SerDes 多承担约 +50mW/lane 的负担——但相比可插拔节省的 15-18W/引擎,这点代价微不足道。
NPO 是什么:把光电转换点放到 ASIC 150mm 半径内
NPO 的定义很窄也很具体:把已完成独立封装的光引擎(OE,Optical Engine)部署在交换/算力 ASIC 附近的高性能载板或高端 PCB 上,通过 ≤150mm 短距走线或高速可分离连接器互连。按 OIF 定义,其主机侧电通道损耗预算 ≤13dB,对应 CEI-112G-XSR+。
三个结构性特征定义了这个路线:
- 光引擎独立封装:OE 与 ASIC 分别设计、制造、测试,良率解耦,故障可单独更换。
- 可分离电接口:LGA / uLGA(Land Grid Array / micro Land Grid Array,栅格阵列 / 微型栅格阵列)压接插座是标志性实现,装配后光引擎仍可拆装,XSR+ 规范允许一个分离互连界面。
- 光源可外置:ELSFP(External Laser Small Form Factor Pluggable,外置光源可插拔模块)外置激光模块独立散热、冗余备份、支持热插拔更换。
与可插拔、CPO 的对照,集中在四个维度:
| 维度 | 可插拔(前面板) | NPO(近封装) | CPO(共封装) |
|---|---|---|---|
| 112G/lane 电通道损耗 | 22-24 dB | ≈13 dB | ≈10 dB |
| 单 1.6T 引擎功耗 | 25-30W(含 DSP) | 9-12W | 5-9W |
| 故障爆炸半径 | 单端口 | 单引擎(数端口) | 整封装(数十端口) |
| 产业主导权 | 光模块厂 | 光模块/光引擎厂延续 | ASIC 厂 + 晶圆代工 + 先进封装 |
NPO 与 CPO 的电气性能差距(约 3dB)远小于两者在良率、维修、供应链开放度上的差距。市场流传的"CPO 需 30% 冗余"实际已被证伪,超配约 5-11%——CPO 的风险不在冗余,在联合良率与维修成本。
速率 × 封装的映射
把时间轴放进来,会看得更清楚:
- 100G/lane:可插拔主流。
- 200G/lane:NPO 放量起点(3.2T/6.4T),也对应 XPU 主流 SerDes 从 112G 跨到 224G 的节点。
- 400G/lane:CPO/NPO 高密度化阶段。
- 448G SerDes(Rubin 代际之后):将进一步压缩铜裕量,把 CPO 的必要性重新推上台面。
迭代的本质是同一件事:把光电转换点向 ASIC 再推进一步,让高速电信号少走一段路、让光纤多走一段路。
任务流:一束光在 115.2T 系统里走过的全程
以一个 115.2T 交换系统为参照,一束 1.6T 信号从 ASIC 出来后经历六道节点:
- ASIC → 高速载板:≤150mm 铜通道,损耗 ≤13dB(XSR+)。
- OE 内 PIC/EIC:PIC(Photonic Integrated Circuit,光子集成芯片)把电信号变成 CW(Continuous Wave,连续波)激光调制的多波长信号,EIC(Electronic Integrated Circuit,电子集成芯片)提供驱动与跨阻放大。
- OE → FAU:FAU(Fiber Array Unit,光纤阵列单元)完成单引擎 16-32 通道光纤耦合,对准精度 0.1-2µm。
- FAU → Fiber Shuffle:板内光纤通道重排,把引擎 1 的通道 N 接到机架外端口 N。
- Shuffle → MPO/SN-MT:MPO(Multi-fiber Push On,多芯推入式连接器)/ SN-MT(高密度推入式 MT 连接器)将光纤送出机柜。
- MPO → 外部光纤链路:跨机架 50-100m 传输到对端 XPU。
系统口径下:72 只 1.6T 光引擎 + 72 只 FAU + 约 144 个 MPO 级端口 + 18 只 ELSFP。每一道节点都独立封装、独立测试,这是 NPO 名字里那个"独立"的真正含义。
技术深水区:光引擎、ELS、FAU 三块被低估的拼图
ELS(External Laser Source,外置光源)与 ELSFP 的关系需要先厘清:ELSFP 是外置光源的可插拔封装形态,ELS 是泛指这一方案——把激光器从光引擎中拆出来,放在散热更有利的位置。
光引擎:硅光与 VCSEL 并行,Micro-LED 还在试探
光引擎的路线选择,决定了 NPO 能不能在 2027-2028 兑现规模化。
| 路线 | 调制方式 | 传输距离 | 能效 | 在 NPO 中的地位 |
|---|---|---|---|---|
| 硅光(外调制) | CW(连续波)激光 + MZM/MRM(马赫-曾德尔/微环调制器) | 数百米-2km(单模) | ≈10 pJ/bit | 主流:高带宽密度、可 WDM(波分复用)扩纤 |
| VCSEL(垂直腔面发射激光器) | 直接调制激光电流 | 50-150m(多模) | ≈1 pJ/bit(3.2T 引擎不足 4W,博通实测) | 超短距高并行颠覆者 |
| Micro-LED | 直接调制 µLED 阵列 | ≤30m | ≈200 fJ/bit(Avicena) | 早期探索,芯片间互连 |
| EML(电吸收调制激光器) | 电吸收调制 | 2-10km | — | 基本被排除:热敏且无法外置共享 |
硅光的壁垒已经转移,从单一器件性能转向"光源、调制、耦合、封装"的系统协同。MZM/MRM 在面积、功耗、温稳之间取舍;边缘耦合与光栅耦合在插损与量产测试之间取舍。
VCSEL 是路线变量。博通 3.2T VCSEL-NPO 用 18 颗引擎环绕 XPU,省掉外置光源与调制器,机架内 Scale-up 直接挑战硅光——代价是光纤数量倍增,竞争力取决于二维 FAU(Fiber Array Unit,光纤阵列单元)与 Shuffle(光纤通道重排)配套。
封装路径:2D → 2.5D → 3D
光引擎封装在 NPO 和 CPO 之间走两条不同的路:
- 2D:并排 + 引线键合,工艺成熟、可分别测试返修,但 200G/lane 下信号完整性裕量明显收窄。
- 2.5D:FOWLP(晶圆级扇出封装)/ RDL(重布线层)/ 中介层 + 微凸点,显著缩短互连,瓶颈转向热——EIC(电芯片)热量直传 PIC(光子芯片),热膨胀失配引发翘曲。
- 3D:TSV(硅通孔)+ 混合键合,互连最短、密度最高,但 TSV 深孔、晶圆减薄至百微米、封装应力与联合良率门槛显著抬高。
台积电 COUPE 平台是 3D 路线的标杆:N7 制程 EIC 以 SoIC-X 混合键合(间距不足 9µm)堆叠在 65nm SOI(绝缘体上硅)PIC 之上,链路功耗较传统方案降低约 40%。
封装主导权的转移才是这条路径下隐藏的账本:CPO 把价值导向台积电与 ASIC 厂;NPO 保留独立光引擎,模块厂能力可以直接迁移——这是模块厂力推 NPO 的产业动机。
ELS 外置光源:寡头格局里的国产缺口
外置激光模块的选择,根源是光热解耦:激光器效率、波长稳定性、寿命都对结温敏感。ELS 把激光器放到前面板独立散热区(结温 50-55°C),远离 ASIC 近端 80-100°C 热区,配套提供冗余与热插拔能力。
典型配置是 1:1 冗余 + 1:4 分光:每颗工作激光器配一颗备份,单颗高功率 CW 经分光服务多路调制器。英伟达 Quantum-X 一个系统用 18 只 ELSFP × 8 = 144 颗激光器。
激光器功率阶梯(CW-DFB,即分布反馈激光器):
| 档位 | 功率 | 供应格局 |
|---|---|---|
| 当前量产(70mW) | CW-DFB CR4(前四厂商集中度)≈74%:Lumentum、Coherent、住友、博通 | EML CR3 ≈72%,更集中 |
| 批量交付(100mW) | — | 国产源杰 70mW 份额超 50%,100mW 批量交付 |
| 旗舰 UHP(Ultra High Power,超高功率,300-400mW) | Lumentum 350mW(50°C) / Coherent 400mW(55°C) | 国产 300mW UHP 送样,对标 Lumentum,差距 1-2 代 |
英伟达以各 20 亿美元绑定 Lumentum / Coherent / Marvell,锁光源与电芯片产能。国产突破的短板在 InP(磷化铟)衬底:90%+ 仍由海外寡头控制,云南锗业扩产 3 倍是上游材料端的回应,但衬底本身是另一个周期的事。
FAU:亚微米对准,光引擎良率的第一决定因素
FAU 是 PIC 波导与系统光纤之间的第一个光学接口,定位精度 0.1-2µm。NPO 把单系统光通道推到数十路:115.2T 交换机需要 72 只 1.6T FAU,用量是传统方案的 3-5 倍。耦合损耗每增 1dB,都要靠激光功率或接收灵敏度补回——耦合精度直接决定光引擎良率。
制造难度是同时控制五类精度坐标:
- 纤芯节距:对准的是纤芯而非包层,V 槽误差 + 芯包同心度决定横向位置。
- 阵列共面度:高度偏移造成通道间损耗离散,阵列越长越难。
- 端面几何:研磨角度、粗糙度、洁净度影响反射与工作距离。
- 保偏轴向:PM(保偏)光纤应力轴须旋至规定方向,否则偏振消光比下降。
- 长期漂移:胶水固化收缩、热膨胀失配、回流焊与温循——实验室对准只是起点。
可分离 FAU(dFAU)的三条路线:
- SENKO MPC:金属框架 + 自由曲面微反射镜,36 通道导入 Marvell 6.4T 引擎。
- 康宁 GlassBridge:晶圆级玻璃波导扇出 + 被动对准,面向 NPO/CPO。
- FOCI 回流焊兼容:芯片级方案,台湾系份额 35-50%。
竞争格局上,天孚通信在交换机级 FAU 份额超 50%,芯片级 FOCI 占 35-50%。MT 插芯仍是 US Conec / SENKO 双寡头,国产仕佳、致尚、太辰光通过投资绑定切入。
把 FAU 单独拎出来看:它的壁垒与国产化确定性同时最高——不靠先进制程,靠精密工艺积累,恰是中国光通信的存量优势。
电接口与热管理
ASIC↔OE 之间有三种电连接方式:
| 方式 | 优势 | 代价 |
|---|---|---|
| 焊接直连 | 通道最短、结构紧凑 | OE 不可单独更换 |
| 可分离 LGA 插座 | 可测试可更换,NPO 标志性实现 | 224G 下插损/串扰设计窗口收窄 |
| Flyover 线缆 | 绕开 PCB 长走线,布局自由 | 占用 ASIC 周边空间 |
插座的价值不止维修:允许 ASIC 封装、OE、光纤组件分别制造筛选,避免精密光学器件多次经历回流焊高温——本质是提高整机装配良率。接口需同时承载高速信号、低压大电流与机械压紧力,已升级为电气-机械-散热一体化部件。
热管理的约束落到数字上:硅光 OE 工作温度上限约 70°C,而相邻 ASIC 功耗已达 835W 量级。冷板设计、热界面材料、板内光纤路由必须协同;OIF 12.8T/6.4T IA 已将液冷纳入规范。这也是 ELS 外置光源的另一重动因——把对温度最敏感的激光器整体移出热区。
单系统价值量:光引擎是大头,连接环节弹性最大
115.2T 交换系统的价值量拆解:
| 部件 | 单系统价值(万) | 占比 |
|---|---|---|
| 光引擎 OE | 34.6 | ≈57% |
| ELS 外置光源 | 12.6 | ≈21% |
| MPO 连接 | 7.2 | ≈12% |
| FAU | 3.6 | ≈6% |
| Fiber Shuffle | 3 | ≈5% |
弹性在光连接:FAU、MPO/SN-MT、Shuffle 合计约占系统价值 20%+,且用量随纤芯数线性增长(115.2T 系统 72 只 FAU、约 144 个 MPO 级端口),增速可能快于光引擎。ELS 是新 SKU:1:1 冗余 + 1:4 分光使激光器用量成倍放大。
标准时间线:从 3.2T 验证期走向 12.8T 规模产品期
OIF 的 NPO 时间线是产业节奏的硬锚点:
- 2023.4:3.2T 共封装模块 IA(Implementation Agreement,实现协议)。主机侧 32×CEI-112G-XSR;线路侧 8×400G DR4/FR4;定义 LGA 引脚图;功耗上限 56W(内置)/48W(外置)。
- 2023.8:ELSFP IA。外置激光源模块规范——前面板可插拔、独立散热、盲插光电接口。
- 2024.1:CEI-112G-XSR+ IA。13dB 损耗预算,明确允许一个可分离互连(插座)——NPO 电气可维护性的规范基石。
- 2026.6:12.8T / 6.4T NPO IA 立项。面向 200G/lane、液冷散热——NPO 从 3.2T 验证期进入规模产品期。
标准尚未完全固化,机械、电气、光学、管理、测试接口仍在形成期。2026 年两大 MSA(Multi-Source Agreement,多源协议)的对垒,是标准定义权的争夺战:
- 海外 Open CPX MSA:定义支持 CPO/NPO 的可插拔光引擎、插座与高速电连接系统,覆盖机械、热、电、光、管理接口。中际旭创旗下 TeraHop 为创始成员。
- 国内 OPEN NPO(华为牵头):联合中国移动研究院、百度、京东云等 20 余家,发布国内首个 NPO 光互连多源协议。
窗口还在,国内企业正从标准跟随者转向共同定义者。
市场空间:渗透率有曲线,但 2030 年总规模给出"分歧"更诚实
渗透率:NPO 先放量,CPO 随后
TrendForce 给出的 CPO 渗透率曲线(NPO 在数据中常与 CPO 合并或并行讨论):
| 年份 | CPO 渗透率 |
|---|---|
| 2026 | 0.5% |
| 2027 | 3% |
| 2028 | 8% |
| 2029 | 18% |
| 2030 | 35% |
节奏判断:
- 2026-2027:3.2T NPO 验证与试点部署期(阿里、腾讯、华为领衔)。
- 2027-2028:6.4T(200G/lane)规模放量,NPO 渗透快于 CPO。
- 2029 后:CPO 随良率爬坡加速,与 NPO 分层共存——CPO 吃最高密度场景,NPO 吃主流 Scale-up。
2030 年规模:四家机构相差近 5 倍
| 机构 | 2030 年规模(美元) | 口径 |
|---|---|---|
| Yole | 81 亿 | CPO |
| LightCounting | 100 亿 | CPO |
| Coherent | 150 亿 | CPO |
| TrendForce | 390 亿 | 含 NPO 等近封装形态 |
分歧主要来自 NPO 是否计入、以及 Scale-up 渗透假设。出货量分歧同样巨大:摩根士丹利预计 2027 年光引擎 600-700 万只,市场部分预期 2000-3000 万只,差异来自 NVL576 单 GPU 引擎用量假设(2.25→4.0 颗,+78%)。
数据纪律:把已证实和传闻分开
锚点按置信度分三层:
高置信(官方披露 / 机构数据)
- 英伟达 Quantum-X 已商用,ELSFP 采购落地。
- 阿里 2026Q3、腾讯 2026Q4 试点计划。
- 光迅 / 华工 3.2T 率先落地。
- 中际旭创 2027 量产表态。
中置信(官方规划 / 行业披露)
- 华为 Hi-ONE 路线图:36×400G→14.4T。
- 阿里 UPN512:LPO/NPO 光互联成本 -30%+、可靠性约 3 倍。
- 腾讯下一代 448G + MRM + 3D 封装预研。
低置信(传闻,未获公司确认)
- “Google 1200 万只 NPO 订单”——旭创回应"商业秘密不便披露"。
- “英伟达 2500 万只 NPO 指引”——券商口径。
- “CPO 需 30% 冗余”——已被证伪,实际超配约 5-11%。
使用建议:市场空间数字当前只能给区间、不能给点位;跟踪渗透率与云厂商部署节奏,比争论 2030 年总量更有决策价值。
竞争格局:海外三大阵营在卡 2027-2028 放量窗口
阵营一:ASIC 厂与芯片厂
- 英伟达:COUPE 平台 + CPO/NPO 双轨;60 亿美元投资绑定 Lumentum / Coherent / Marvell;Quantum-X 已商用。双轨下注,意味着无论哪条路线先成熟,NVIDIA 都不掉队。
- Broadcom:Bailly(CPO)/ Davisson 双轨 + 3.2T VCSEL-NPO 实测(约 1pJ/bit、功耗不足 4W、FIT(Failure In Time,10⁹ 小时失效率)低于 0.1)。
- Marvell:32.5 亿美元收购 Celestial AI,补光互连技术栈——独立初创窗口正在关闭。
- Cisco:主推 LPO(Linear Pluggable Optics,线性可插拔光学),观望 NPO。
阵营二:光模块与光器件厂
- 中际旭创:TeraHop 为 Open CPX MSA 创始成员;OFC 2026 展示 6.4T 可插拔 NPO 引擎;2027 量产(官方)。
- 新易盛:OFC 2026 发布 6.4T NPO(32×200G 硅光);12.8T XPO(液冷可插拔形态,基于 64×200G 通道)同步推进。
- Coherent:激光器 + 模块双线,400mW CW 旗舰。
这条阵营的逻辑是:NPO 保住独立光引擎形态,模块厂能力可以直接迁移,CPO 的路线价值反而不在他们这边。
阵营三:初创公司与颠覆者
- Nubis:3×12 二维 FAU,36 芯一次对准。
- Avicena:Micro-LED 路线,200fJ/bit、≤30m,瞄准芯片间互连。
- Ayar Labs:光 I/O 芯粒(OIO),比 NPO 更进一步。
- Celestial AI:被 Marvell 收购。
把这三个阵营叠在一起看:NPO 之争表面是技术路线,底下其实是价值分配——留在模块厂,还是流向晶圆代工 / ASIC 厂。NVIDIA 双轨下注、模块厂抱团 MSA、初创被收购,三方都在为 2027-2028 的放量窗口卡位。
国产算力:华为、阿里、腾讯三线并进
NPO 对国产算力更关键的逻辑:单芯片受限背景下,扩大紧耦合计算域是释放有效算力的主路径;NPO 无需 ASIC 与光引擎共封装,更适配国内现阶段先进封装能力与量产节奏,且可复用既有光通信产业链。
华为:韬定律 + Hi-ONE 光引擎
- Hi-ONE 光引擎:VCSEL 3.2T(32×112G)与硅光 7.2T(36×224G)两条路线。
- 一颗 7.2T Hi-ONE ≈ 9 颗 800G 模块带宽:激光器数量 -88%、面积 -90%、功耗 -65%。
- InP 多波长共享光源 + WDM:72 根信号光纤压缩至 36 根。
- 牵头 OPEN NPO 标准(20+ 家);路线图:36×400G→14.4T。
阿里:从 3.2T 试点走到 6.4T UPO
- 2025 年末完成首个功能性 3.2T OIF NPO;2026Q3 启动试点部署。
- 6.4T 进入 Alpha 样品与系统点亮;定义为 UPO(Ultra-bare Package Optics,NPO 进一步向 ASIC Interposer 集成),可进一步装到 ASIC Interposer 上。
- 光源路线:3.2T 外置 ELSFP → 6.4T 转向内置。
- 目标:UPN512 中 LPO/NPO 光互联成本 -30%+、可靠性约 3 倍;ODCC(开放数据中心委员会)内推标准。
腾讯:硅光与 VCSEL 双线,2026Q4 试部署
- 3.2T 硅光与 VCSEL 同步验证:背靠背误码率分别优于 1×10⁻⁹ / 1×10⁻⁸,链路预算 >3dB。
- 硅光优先,2026Q4 启动 NPO 超节点试部署。
- 测算(224G 电接口):可插拔通道损耗 >20dB,NPO ≈10dB,CPO ≈5dB。
- 下一代:448G 电接口 + MRM 多波长 + 3D 封装预研。
共同点:三家都把 3.2T 作为首个产业化节点,都把 NPO 定位为主力方案而非过渡。国产超节点(Atlas 950 SuperPoD 8192 卡 / UPN512 / 腾讯 512+ 卡多机柜)是最确定的增量需求池。
国产产业链:模块厂先落地,上游芯片分层突破
| 厂商 | NPO 进展(官方口径) |
|---|---|
| 光迅科技 | 3.2T 硅光 NPO 率先通过国内头部 CSP(云服务商)全系统验证,典型功耗约 21W,TDECQ(发射色散眼图闭合代价)1.9dB |
| 华工科技 | 3.2T NPO 导入头部客户、进入订单交付;储备 6.4T CPO 引擎与 12.8T XPO |
| 中际旭创 | 6.4T NPO 研发送测(OFC 2026 展示);1.6T 覆盖 2026 全年需求,部分订单下至 2027 |
| 新易盛 | 6.4T NPO 产品化展示(32×200G 硅光);12.8T 液冷 XPO 同步 |
上游环节国产化程度:
| 环节 | 国产化 | 现状 |
|---|---|---|
| CW-DFB 70mW | 超 50% | 源杰大批出货,100mW 批量交付 |
| UHP 300mW | 送样期 | 对标 Lumentum / Coherent,差距 1-2 代 |
| EML | 不足 10% | 高速率仍依赖进口 |
| InP 衬底 | 不足 10% | 海外寡头 90%+;云南锗业扩产 3 倍 |
连接与封装的存量优势也在直接迁移:
- FAU:天孚交换机级份额 >50%,向高通道 / SM-PM 混排 / dFAU 升级;光库、杰普特、炬光(微棱镜透镜阵列)跟进。
- 高密度连接:太辰光(光纤路由柔性板)、长芯博创(SN-MT 量产)、致尚(绑定 SENKO)、仕佳(MT 插芯)。
- 先进封装:长电 XDFOI 硅光引擎样品通过客户验证;盛科通信携手曦智实现 51.2T CPO 全链路突破。
把国产产业链拉到全局看:NPO 是中国光通信产业链"能力平移"的一次机会——模块、FAU、连接器环节已具备全球竞争力;真正的缺口在 UHP 激光器、EML、InP 衬底与高速电芯片,这些环节的国产替代弹性最大。
风险与关键变量
| 变量 | 内容 | 影响 |
|---|---|---|
| CPO 良率爬坡 | 联合良率估计区间 65% 对 <30%,分歧极大 | 直接决定 NPO 窗口长度:良率越差,NPO 越久 |
| 英伟达 Feynman 节奏 | 下一代 GPU 平台(Rubin 之后)的封装选择:继续 NPO 双轨还是转 CPO 单轨 | 决定海外需求锚点的持续性 |
| XPO 反向威胁 | 12.8T 液冷可插拔(新易盛 / 华工已展示)若在 2027-2028 成熟 | 从另一侧压缩 NPO 的过渡窗口 |
常规风险:AI 算力资本开支不及预期;NPO 产品验证及规模部署进度不及预期;国产算力与超节点建设进度不及预期;市场竞争加剧。
需要特别澄清的是:CPO 联合良率 65% 对不足 30% 的分歧,不是工程估算误差,是路线成熟度的真实不确定性。65% 这一端是 OIF 实验室口径,30% 这一端是大规模量产爬坡前的悲观情景。NPO 不需要等到 CPO 数据明朗,今天就能在良率解耦的条件下出货——这是它在窗口期里最被低估的优势。
采用顺序与适用边界
谁该先用 NPO:
- 大规模超节点建设方(华为、阿里、腾讯及后续跟进的中立云厂商):3.2T 试点已经覆盖 2026Q3-Q4,6.4T 是 2027-2028 的主力交付形态。
- 光模块 / 光器件厂:NPO 是模块厂能力的直接迁移形态,比 CPO 风险更低、复用度更高。
- FAU / 高密度连接器厂:增量需求最确定,72 只 FAU / 系统是结构性扩容。
谁可以等等:
- 不跑 Scale-up 的传统电信长距场景:100m 以上的可插拔与相干依然是主力,NPO 不适用。
- 448G SerDes 之前的轻量互联:112G 阶段的可插拔还能撑几年,不必提前切换。
- 研发资源有限、初创期的系统厂商:3.2T 验证投入不低,等 2027 量产形态稳定后再切入更稳。
技术决策建议:
- 短期(≤2 年)看 OIF 12.8T/6.4T NPO IA 落地与 200G/lane 良率数据——这是 2027 量产能不能兑现的硬指标。
- 中期(3-5 年)看 CPO 良率爬坡与英伟达 Feynman 的封装选择——决定 NPO 窗口是 5 年还是 10 年。
- 长期看 448G SerDes 之后的下一代架构——大概率回到 CPO 主场,但届时 NPO 也不会退场,会以分层共存的方式停留在主流 Scale-up 场景。
价值量与投资窗口
把 NPO 放到财富视角,问题就不再是"技术到底行不行",而是"18 个月窗口里谁把价值拿到手"。前文 13dB 损耗、OIF CEI 五级、光引擎路线都是地基;落到钱上,要看清每个环节的单价、整机 BOM 占比,以及海外阵营和国内三线谁先卡到位。
价值量结构:增量在光连接与光源,不在传统"光模块"
NPO 整机 BOM 的新增成本集中在三块。以 102.4T 超节点、ELSFP + FAU 架构为例:
- FAU(光纤阵列单元)单根约 80-120 元,64 通道需约 128 根,单节点合计 1.0-1.5 万人民币——光互联环节里最确定的增量;
- ELSFP 外置激光器单只约 600-900 元,64 只下单节点合计 3.8-5.8 万人民币——这是 CPO 路径下不存在的新增市场,国产 CW-DFB / UHP / InP 衬底三个环节的替代价值都挂在这批激光器上;
- NPO 主板(高速载板)单板约 4-6 万人民币,是传统交换机主板的 3-4 倍,对应 PCB 工艺升级与 Low-Dk / Low-Df 改性树脂供应商。
三项加总,单 102.4T 超节点的光互联加主板增量约 8.8-13.3 万人民币。这个口径值得说明:它只算 NPO 相对传统可插拔多出来的部分,且以 64 通道 ELSFP 为基准;若按 128 通道或更高密度配置,FAU 与激光器用量会按通道数线性放大。总量要乘超节点数目,而 2026 年这个数字本身在快速变化,这里只给单节点量级,不做总量外推。
投资判断:FAU 与 ELSFP 是最确定的两个环节
把技术路线之争还原成价值分配,胜负手就清晰了:
- NPO 保模块厂:光引擎独立封装,模块厂能力可直接迁移,中际旭创、新易盛、华工科技是直接受益方;
- CPO 归晶圆代工:共封装把价值导向台积电与 ASIC 厂,模块厂话语权被稀释;
- 光源被剥离:ELSFP 把激光器从模块内拆出来,CW-DFB / UHP / InP 衬底的国产替代弹性,正落在被剥离出来的这个环节上。
基于单节点量级,能确定的不是"总量多少",而是哪个环节先拿到订单:FAU 用量随通道数线性增长,不依赖先进制程,靠的是精密工艺积累——这正是国产光通信的存量优势;ELSFP 是新增 SKU,1:1 冗余加 1:4 分光让激光器用量成倍放大。
落到已公开的落地信号上:博通 Tomahawk 6 已在客户侧验证 CPO 形态,Marvell COLORZ 800 是海外唯一把 NPO 走通到数据中心落地的模块;华为 910C 内部规划 NPO 路径,2026 Q4 出工程样机、2027 Q2 小批量;腾讯星星海自研 ASIC 则选择等 2027 H2 标准稳定后再切入。这些动手时间点不同,但都指向同一个结论:主流玩家已经为 2027-2028 放量窗口各自卡位,价值分配已经开始。
值得放进观察清单的三个催化点:
- 2026 Q4 阿里真武 810E 量产数据——决定国产替代第一波订单流向;
- 2027 H1 英伟达 Rubin Ultra 封装形态——决定 NPO 窗口是 5 年还是 10 年;
- 2027 H2 OIF 12.8T NPO IA 落地——决定 200G/lane 良率与 NPO 能否进入规模量产。
跟踪这三条线,比盯单家公司财报更能判断赛道拐点——这是 NPO 在财富自由栏目下值得被收藏的原因。
结尾判断
回到开头的五条核心判断:
- NPO 是当前产业阶段兼顾性能收益与工程可行性的独立路线,不是 CPO 的过渡注脚。
- 技术迭代的本质是光进铜退:224G SerDes 把光电转换点推到 ASIC 150mm 半径内。
- 路线之争即价值分配之争:NPO 保模块厂,CPO 归晶圆代工——英伟达双轨策略的重心偏移是观察指针。
- 最确定的增量在光连接与光源:FAU、ELS、高密度连接器,壁垒真实且国产化路径清晰。
- 国产算力是最积极的需求方:华为 / 阿里 / 腾讯 2026 年内相继试点,2027-2028 进入放量验证期。
把这五条串成一条链:物理(SerDes 翻倍、铜介质到顶、趋肤深度缩小)把可插拔逼出 Scale-up 场景;工程(联合良率、维修性、功耗)把 CPO 的兑现节奏拉长;NPO 恰好卡在 13dB 损耗、9-12W 单引擎和独立封装的三岔路口——这是它在 2026-2028 窗口里最稳的位置。
值得追问的不是"谁会赢",而是三个具体变量:
- 当 448G SerDes 把铜通道再砍一半,NPO 能否守住 13dB 边界,还是被迫向 CPO 迁移?
- 当 ELSFP 把激光器价值从模块内剥离,国产 CW-DFB / UHP / InP 衬底三个环节的突破节奏,能否支撑超节点国产化?
- 当英伟达从双轨转向单轨,NPO 还能否保住模块厂的产业主导权?
这些问题的答案,决定 NPO 是这十年的过渡形态,还是 Scale-up 光互联的长期主航道。
来源与延伸阅读
- OIF《CEI-112G-XSR+-PAM4 Extended Extra Short Reach Implementation Agreement》(2024-01-17,13dB 损耗预算与 NPO 应用范围):https://www.oiforum.com/oif-unveils-cei-112g-xsr-pam4-extended-extra-short-reach-implementation-agreement-paving-the-way-for-advanced-interconnectivity/
- OIF《3.2T Co-Packaged Module Implementation Agreement》(2023-04-05,首个共封装标准,32×CEI-112G-XSR 主机侧):https://www.oiforum.com/oif-launches-the-industrys-first-co-packaging-standard-the-3-2t-co-packaged-module-implementation-agreement/
- OIF《External Laser Small Form-Factor Pluggable(ELSFP)Implementation Agreement》(2023-08-08,外置激光源前面板可插拔形态):https://www.oiforum.com/oif-announces-external-laser-small-form-factor-pluggable-elsfp-implementation-agreement-paving-the-way-for-advancements-in-co-packaged-optics-applications/
- OIF Q2 2026 会议启动 12.8T/6.4T NPO Module IA 项目(2026-06-04):https://www.oiforum.com/oif-q2-meeting-advances-management-for-path-startup-encryption-near-package-optics-and-high-density-connector-interfaces/
- Marvell 以约 32.5 亿美元首付收购 Celestial AI(2025-12-02 公告):https://www.fibre-systems.com/article/marvell-breaks-ai-limits-celestial-ai-photonic-fabric-technology-deal
- Arista 发起 12.8T XPO 液冷可插拔 MSA(2026-03-12):https://vva.marketminute.com/article/bizwire-2026-3-12-arista-announces-xpo-high-density-liquid-cooled-pluggable-optics
- Open CPX MSA 于 Hot Interconnects 2026 公布的插拔光引擎架构(TeraHop 为创始成员之一):https://convergedigest.com/open-cpx-msa-socketed-optics-ai-scale-up/
- 华为牵头启动国内首个 NPO 光互连 MSA(2026-07,20 余家伙伴):https://m.hexun.com/stock/2026-08-08/224790432.html
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