通信：台积电入场，光引擎进入芯片时代？

（以下内容从德邦证券《通信：台积电入场，光引擎进入芯片时代？》研报附件原文摘录）
投资要点：
事件：据中国台湾《经济日报》，台积电硅光和光电合封技术战略取得重大进展，已成功实现CPO与先进半导体封装技术的集成，在3nm工艺上调试成功CPO关键技术微环调制器，预计2025年初可以交付样品，有望在2025年下半年量产1.6Tbps光电器件。
算力需求带动网络带宽成倍提升，CPO有望广泛应用。算力时代对光模块有低功耗、高带宽两大要求，其中CPO是在成本、功耗、集成度各个维度上优化数据中心的光电封装方案。CPO是一种新型的光学封装技术，其将光学元件直接封装在芯片内部，通过更短的光学路径和更紧密的光学耦合实现更高效的光通信，同时也减少光学连接和对准的复杂性，从而实现更高密度的光电集成和更高性能的光通信系统，有望被广泛应用。参考Yole，预计2033年CPO市场规模达到26亿美元，2022-2033年复合年增长率达46%。
光学器件、电子器件和封装技术是CPO的核心组成部分。传统的封装技术：光引擎是可插拔的光模块，光纤过来以后，插在光模块上，然后通过SerDes通道，送到网络交换芯片（AISC）；CPO：将交换芯片和光引擎共同装配在同一个插槽上，形成芯片和模组的共封装。其中光学器件、电子器件、封装技术是CPO的核心组成部分：1）光学器件：主要包括激光器（用于将电信号转换为光信号）和光探测器（用于将光信号转换回电信号）。激光器负责产生用于数据传输的光信号，能够提供高速度、低功耗的光信号。光探测器的作用是接收来自激光器的光信号，并将其转换为电信号。2）电子器件：进行数据处理和控制。主要包括交换机芯片、驱动放大器、时钟生成器等。其中交换机芯片是CPO模块的大脑，负责处理和转发数据，通常集成了多个高速SerDes（串行/并行转换器），用于处理来自激光器的信号，并将其转换为适合网络传输的格式。3）封装技术：通过封装技术实现光学器件和电子器件紧密集成，分为2D封装、2.5D封装和3D封装三类。
英伟达或于年内实现新版CPO交换机量产，海外芯片大厂纷纷加码CPO。1月16日，据台湾工商时报报道，英伟达计划在2025年3月的GTC大会上推出新的CPO交换机，并有望在25年8月实现量产。除英伟达外，近期多家美国芯片大厂更新CPO进展：1月6日Marvell宣布，在定制AI加速器架构上取得突破，整合了CPO技术，大幅提升服务器性能；新架构能让AI服务器能力实现拓展，从目前使用铜互连的单个机架内的数十个XPU，拓展到横跨多个机架的数百个XPU。24年底IBM宣布实现重大CPO技术突破，可以以“光速”训练AI模型，同时节省大量能源，将标准大模型的训练时间从3个月缩短至3周；与中端电气连接相比，能耗降低了5倍多，数据中心互连电缆的长度可以从1米延伸至数百米，大幅降低拓展生成式AI的成本。
台积电给予AI强劲指引，CPO实现突破。1月16日，台积电发布24Q4业绩，Q4净利润3747亿元台币，同比+57%；台积电董事长魏哲家预计2025年台积电AI相关需求将持续强劲增加，2024年至2029年台积电AI加速器营收年复合增长率接近45%。在CPO领域，台积电融合其业界领先的CoWoS封装技术与硅光子技术，推出全新的CPO技术，以COUPE（紧凑型通用光子引擎）为核心驱动力。根据台积电时间表，COUPE将在2025年完成小型插拔式连接器的验证，并于2026年与CoWoS封装技术结合，实现CPO方案的全面部署。为支持CPO技术创新，台积电正在大幅扩充CoWoS封装的产能。参考未来半导体微信公众号，预计当前台积电每月3.5万片左右，到2025年底将增至7万片，并在2026年底进一步提升至9万片。
国内龙头企业先发布局CPO，有望进一步受益。我们认为CPO技术相较传统技术门槛进一步提高，对应供应链也提出更高要求，国内光通信产业链优势明显，其中天孚通信、中际旭创等企业与海外客户长期合作，在CPO领域早已有数年积累。天孚通信提供FAU（Fiber Array Unit）无源光器件产品，光纤阵列（Fiber Array，简称FA）是一种高精度、高可靠性的光学设备，通常是指利用V型槽基片，将一束光纤或一条光纤带精确地排列和固定在V型槽基片上所构成的阵列；并加强在CPO领域多个产品的研发，在FAU领域公司已申请用于光通信光纤阵列中的新型组合对耦FA结构专利，能达到高效快速精准定位。中际旭创1.6T硅光产品已开始小批量出货，预计25年逐季上量，此外高度重视CPO技术，已展开预研和技术储备。
铜连接短距传输优势显著，“光进铜退”为时尚早。在短距传输场景，铜连接相比光连接方案具有更低成本、更稳定、更低功耗的优势，尤其是在高性能AI算力集群的构建中，DAC铜缆的低成本和低能耗优势尤为显著。此前市场担忧CPO技术成熟后，是否会影响铜缆在数据中心内部互联的应用，我们认为为时尚早。1月18日，黄仁勋在中国台湾表示正在和台积电合作开发硅光子技术，但是仍需要几年时间，会继续使用铜技术；我们预计铜连接未来几年都是英伟达AI服务器内部互联的主要方式，此外GB300系列中铜缆的需求有望进一步扩大。
投资建议：海外头部企业纷纷加码CPO，我们认为国内光通信产业链优势明显，相关企业已在CPO领域持续布局，有望受益CPO市场规模的快速提升。建议关注：CPO光器件【天孚通信】【中际旭创】【太辰光】【盛科通信】；光芯片【源杰科技】【佳仕光子】【光迅科技】【索尔思】；铜连接【沃尔核材】【华丰科技】【神宇股份】【兆龙互连】【恒丰特导】。
风险提示：CPO进展不及预期；行业竞争加剧风险；地缘政治冲突风险