硅光子革命蓄势待发，“光时代”即将到来! AI算力产业链踏向新一轮“牛市曲线”

智通财经APP获悉，欧洲金融巨头法国巴黎银行(BNP PARIBAS)近日发布的一份研究报告显示，英伟达、台积电以及博通等全球芯片巨头所主导的“硅光子技术“浪潮即将演变成一场席卷整个AI算力产业链的史无前例革命——“硅光子革命”，这也意味着CPO与光学I/O技术路线将在不久后从前沿实验室向全球应用端加速渗透。即将爆发的“硅光子革命”，对于涵盖AI芯片、HBM以及以太网交换机等设备的全球AI算力产业链而言可谓重大的潜在利好催化剂，“长期牛市叙事”逻辑可谓大幅强化，有望推动该产业迈向新一轮狂飙式“牛市曲线”。

为遏制AI数据中心功耗指数级跃升、降低经营成本以及大幅提升每AI机架单位的算力效率，共封装光学(CPO)作为大规模横向扩展互连方案被提出——“AI芯片霸主”英伟达已将其纳入路线图。比如，英伟达InfiniBand Quantum-X 交换机预计2025年下半年推出，英伟达Spectrum-X以太网交换机预计2026年下半年推出，均集成硅光子技术。

通过将光信号发射接收端集成封装至更靠近交换芯片的位置，CPO有望扭转以太网交换机等光互连设备功耗指数级上升趋势。英伟达预测数据显示，与传统可插拔光模块相比，在相同功耗下采用CPO封装可以使GPU/CPU/AI ASIC等处理器(XPU)的部署数量增加3倍。在CPO之外，光学I/O(即Optical I/O, 简称OIO)进一步将硅光子的应用范围从交换芯片扩展到GPU-GPU或CPU-GPU、CPU-ASIC等处理器芯片之间，有望进一步降低每比特能耗。法巴银行预计未来还将出现光子神经网络和量子光子技术，进一步拓展光学解决方案的应用范围。

法国巴黎银行的分析师团队表示，基于“硅光子”技术的全球光通信数据中心互连市场(包含CPO与光学I/O技术路线 )预计从2028年起到2033年将以超过80%的年复合增速(CAGR)高速增长，该机构到2033年市场规模有望接近25亿美元，其中绝大多数市场预计为光学I/O。法巴银行测算数据显示，中期内CPO有望加速渗透，但是从硅光子技术路线以及长期投资角度来看光学I/O市场规模将更加广阔，该机构预计到2033年，在单个大型数据中心内，未来光学I/O模块的需求量最终将达到同等规模CPO模块数量的2–7倍(按单位数量数据中心计算)。

总体而言，法巴银行分析团队非常看好英伟达、台积电以及全球主要光网络硬件厂商(博通、Lumentum、Coherent、Fabrinet、Marvell)的投资前景，认为“硅光子革命”有望成为这些芯片巨头的潜在重大催化剂，带动它们股价迈入持续上行轨迹。同时，该机构认为材料端的硅晶圆厂商 Soitec(SOI)以及硅光子装备端的荷兰半导体设备巨头BE Semiconductor也将从即将席卷全球的“硅光子革命”中大幅受益。

硅光子技术的两条重要路线：CPO与光学I/O

摩尔定律逼近极限已很大程度上导致传统电子芯片性能强化幅度放缓，基于硅光子的芯片封装技术则提供了一种基于光技术的性能强化方案，使得芯片性能在纳米制程技术受限的情况下加速扩张。硅光子学技术是一种将激光器件等光学元件与硅基集成电路集成在一起的技术，通过光而不是电信号来实现高速数据传输、更长的传输距离和低功耗。此外，相比于普通电信号芯片，硅光子芯片还可以提供低得多的延迟。

随着ChatGPT风靡全球以及Sora文生视频大模型重磅问世，叠加AI领域“卖铲人”英伟达连续多个季度无与伦比的业绩，意味着人类社会迈入AI时代。与此同时，愈发庞大的AI算力需求带来无比庞大的光互连需求，因此硅光子技术在高速数据通信和数据中心互连等高带宽、低功耗应用场景中具有相当大的潜力。随着基于AI训练/推理算力体系的云端AI算力服务和ChatGPT生成式AI应用渗透率增长带来AI算力需求激增，硅光子技术将发挥愈发重要的作用。

在5月底的英伟达业绩会议上，黄仁勋极度乐观地预测Blackwell系列将创下史上最强劲AI芯片销售纪录，推动人工智能算力基础设施市场“呈现出指数级别增长”。“如今，每个国家都将AI视为下一次工业革命的最核心——一个为全球每个经济体不断生产智能以及关键基础设施的新兴产业，”黄仁勋在与分析师们的业绩讨论表示。

推理端带来的AI算力需求堪称“星辰大海”，有望推动人工智能算力基础设施市场持续呈现出指数级别增长，“AI推理系统”也是黄仁勋认为英伟达未来营收的最大规模来源。

在硅光子技术版图中，“共封装光学 (CPO)” 与 “光学 I/O (Optical I/O)” 的确形成了两条互补却取向迥异的路线：前者优先解决机架-级交换 ASIC 接口功耗与面板密度瓶颈，后者则把光收发做成芯粒，定位为 CPU/GPU/NPU 等计算芯片之间的下一代片外总线。

简单而言，CPO技术主要针对英伟达InfiniBand以及博通以太网交换机芯片等高性能网络交换 ASIC 的即期功耗/效率密度瓶颈，光学 I/O则面向未来异构计算的带宽、能效与芯片针脚墙挑战。从先进封装角度来看，CPO与光学I/O融合到一个封装体系的可能性非常大，先进 2.5D/3D 封装(CoWoS、InFO、EMIB 等)允许在一块大型系统级封装 (SiP) 内同时放置交换 ASIC+CPO 光引擎和若干带光学I/O 的计算芯粒，形成“同封不同域、热区隔离”的异构先进封装——因此两条路线既独立演进，又在芯片封装系统层面高度互补。

在法巴银行分析团队看来，光学I/O规模将成为硅光子技术的主流路线，未来市场规模相比于CPO将大得多。法巴银行预测数据显示，2022年光学I/O市场规模仅仅为3800万美元，2028年有望扩张至1.37亿美元，2033年则有望高达26亿美元，意味着2028-2033年CAGR高达80%。法巴银行预计单个数据中心光学I/O需求最终为CPO的2-7倍。

从台积电、英特尔以及三星电子等芯片制造巨头的硅光子技术路线来看，CPO与光学I/O呈现出先分后合、逐步融合。最终。当硅光子成熟后，“同系统分区封装”有望成为CPO与光学I/O 的主流形态。

2025-2027：分开推进封装为主流技术路线，基于CPO先进封装的芯片有望率先量产并在英伟达与博通的高性能交换设备大规模应用;光学I/O 仍处芯粒 PoC 与早期 HPC 加速卡试点阶段;2028-2030：同板异构SiP，比如台积电、英特尔Foundry可能将进行异构测试，之后小规模提供同时支持CPO光引擎和OIO芯粒的系统级先进封装芯片成品(CoWoS-SR、EMIB+COUPE复合);2030 以后，则有望持续性能层面互补且在系统层面长期共存于同一先进封装体系。

英伟达、台积电以及博通引领“硅光子革命”

硅光子驱动的光互连市场正进入高速增长期。据 Yole Intelligence 的预测，“数据通信光学”(主要涵盖共封装光学和光学I/O)市场规模将从 2022年的约3800万美元增长到2028年的约1.37亿美元，再跃升至 2033年的约26亿美元。这意味着在2022-2028年期间复合年增长率约 24%，而在2028-2033年期间增长将加速到 80%/年以上。这一爆发式增长的后期主要由光学I/O 产品放量驱动。

事实上，Yole 预测到 2033 年面向AI/ML高性能加速器的光学I/O市场规模将达约 23亿美元，显著大于同期面向网络互连的 CPO市场(约 2.87亿美元)。换言之，光学I/O在整体光数据通信市场中的占比将逐年提高，成为主要增长引擎，而英伟达、台积电以及博通极大概率将是CPO与光学I/O超级浪潮的最大赢家势力。

作为AI计算领域的领导者，英伟达正率先将硅光子技术融入其高性能网络产品(Spectrum-X、Quantum-X交换机)，并投资初创公司(比如Ayar Labs)完善生态。在硅光子互连技术路线——CPO与光学I/O两大领域的前沿布局，将为英伟达AI GPU集群可扩展性和能效进一步提升奠定重大基础，最终将不断巩固其在AI基础设施市场的绝对领先优势。随着AI算力需求的指数级增长，法巴银行等机构预计硅光子技术将成为英伟达数据中心方案的关键卖点，为其带来大规模新增营收和差异化优势。

法巴银行对英伟达维持积极前景展望，认为其在硅光子领域的领先布局将成为股价的最重要潜在催化剂之一(当前主要为AI相关业务大举扩张与数据中心能效提升)。

台积电继引领芯片制造FinFET时代，并且推动2nm GAA时代开启之后，有望引领硅光子芯片制造技术，成为硅光子芯片制造龙头。台积电利用其先进工艺和封装能力，率先推出硅光子平台(比如COUPE)并吸引英伟达、AMD以及苹果等大客户合作，牢据硅光子芯片代工环节的主导地位。随着CPO和OIO技术路线逐步落地，台积电有望在硅光子晶圆级别代工以及芯粒chiplet先进封装业务上开拓新的“超级增长点”。

法巴银行等投资机构普遍预计台积电将进一步推出标准化的硅光子工艺平台，降低业界进入门槛，进而扩大硅光子市场蛋糕，这将强化台积电在高性能计算和光通信芯片制造领域的近乎垄断地位，对其中长期业绩强劲增长形成支撑。

博通一方面在开发自身的CPO高性能交换芯片方案(结合其Tomahawk系列旗舰交换机芯片产品)，另一方面通过并购(此前收购了光纤模块厂商 Brocade)在光互连领域积累技术。博通拥有广泛的全球云厂商客户基础和成熟的交换机ASIC业务，引入CPO将大幅提高其交换系统产品的竞争力。

法巴银行等知名投资机构普遍预计博通将在下一代交换平台中集成硅光子接口，以满足超大规模数据中心客户对高带宽、低功耗类交换机的需求。这将带动博通高端交换芯片出货大幅增长，提升其在云数据中心市场的份额。法巴银行分析团队对博通业绩与股价前景持积极展望，和台积电与英伟达一样，其积极投入硅光子有望成为新的“超级增长点”。