CPO的大火，已經(jīng)燒到材料端了

在AI 算力軍備競賽的當(dāng)下，算力芯片的內(nèi)卷已經(jīng)從“拼制程”走向了“拼封裝”和“拼光互聯(lián)”。

為此，英偉達(dá)等巨頭正在強(qiáng)推CPO（Co-PackagedOptics，共封裝光學(xué)）。CPO 的核心邏輯極其暴力：把光模塊拆開，直接和GPU 封裝在同一塊基板上，把光電轉(zhuǎn)換的距離縮短到幾毫米。 這樣一來，高頻電信號(hào)不需要再走長長的銅線，DSP可以被大幅削減。據(jù)測算，CPO架構(gòu)能讓功耗降低5倍，效率提升3倍多。

圖片來源：Pixabay

但如果你以為共封裝光學(xué)（CPO）的難點(diǎn)只是把光模塊搬進(jìn)封裝，那可能低估了這項(xiàng)技術(shù)的復(fù)雜程度。

一旦光與電被強(qiáng)行放進(jìn)同一個(gè)封裝，問題就不再是單一領(lǐng)域的優(yōu)化，而是光學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械、電學(xué)乃至制造工藝的全面耦合。從玻璃中介層、波導(dǎo)材料到粘接劑與熱界面材料，每一種材料都會(huì)直接影響系統(tǒng)性能與可靠性。也正因?yàn)槿绱耍珻PO并不是傳統(tǒng)意義上的封裝升級，而更像是一場“材料體系革命”。

換句話說，當(dāng)光進(jìn)入封裝后，半導(dǎo)體制造正在從電子工程轉(zhuǎn)向材料工程，而CPO的成敗，很可能就取決于這些看似不起眼的基礎(chǔ)材料。

于是我們看到，2026年以來，巨頭們不再只盯著“誰設(shè)計(jì)得更好”，而是變成了：誰能搶到關(guān)鍵物料，誰就能交付；誰能穩(wěn)定交付，誰就能拿到錢。

一句話，隨著CPO、光模塊技術(shù)推進(jìn)及產(chǎn)能釋放，行業(yè)的大火已經(jīng)燒到材料端了。

巨頭都在搶材料、占上游

中際旭創(chuàng)瘋狂“囤料”

4月16日，中際旭創(chuàng)發(fā)布截至2026年第一季度的財(cái)報(bào)。從報(bào)表看，預(yù)付款為14.88億元，同比增長1009.48%。其中主要為預(yù)付材料款增加。

對于上游緊缺的情況，中際旭創(chuàng)在3月底的機(jī)構(gòu)調(diào)研中提到，公司加大了采購力度，和供應(yīng)商簽署了保障協(xié)議，也導(dǎo)入了一些新的供應(yīng)商。但某些環(huán)節(jié)還是有物料短缺，主要由于下游需求增長太迅猛，導(dǎo)致物料緊缺持續(xù)存在。

英偉達(dá)砸錢輪番轟炸上游

3月2日，英偉達(dá)分別與光通信領(lǐng)域的龍頭企業(yè)Coherent和Lumentum簽署多年戰(zhàn)略合作協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，英偉達(dá)分別向兩家企業(yè)作出數(shù)十億美元的采購承諾，并獲得相關(guān)光通信產(chǎn)品的優(yōu)先使用權(quán)以及產(chǎn)能保障。同時(shí)，英偉達(dá)還將分別向這兩家企業(yè)投資20億美元，總計(jì)40億美元。

Coherent和Lumentum在CPO領(lǐng)域有著深厚積累，能夠提供從組件到模塊的多種解決方案。

英偉達(dá)CEO原話是“為確保數(shù)百萬顆GPU能順利出貨，我們必須介入上游”。

5月6日，英偉達(dá)和康寧公司宣布建立多年商業(yè)和技術(shù)合作伙伴關(guān)系，簽署證券購買協(xié)議，作為雙方長期合作伙伴關(guān)系的重要組成部分，康寧向英偉達(dá)發(fā)行并出售了總價(jià)達(dá)5億美元的認(rèn)股權(quán)證。

康寧是全球玻璃光纖領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。針對CPO，憑借數(shù)十年在玻璃和光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，該公司在應(yīng)對共同封裝光學(xué)器件的挑戰(zhàn)方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢，開發(fā)了CPOFlexConnect?光纖。CNBC引述消息人士指出，英偉達(dá)很可能正準(zhǔn)備在AI「機(jī)柜級系統(tǒng)」里，使用康寧的光學(xué)玻璃光纖取代銅線。

此外，康寧的隱藏王牌不只是光纖，還有玻璃基板。要知道，當(dāng)下玻璃基板在CPO領(lǐng)域被很多業(yè)內(nèi)人士看好。

業(yè)內(nèi)人士推測，此次雙方合作的主要焦點(diǎn)就是光纖與玻璃基板，目的很明顯，英偉達(dá)這是要直接鎖定最上游的材料端。

材料，決定了CPO走多快走多遠(yuǎn)

磷化銦

磷化銦是光芯片中的核心材料，磷化銦襯底可用于制備CW、DFB、EML等邊發(fā)射激光器芯片和PIN、APD探測器芯片。

在光芯片BOM中，襯底占比較高。以新“股王”源杰科技招股書披露的數(shù)據(jù)為例，公司2022年1~6月的主要原材料采購中，襯底采購金額占比為27.21%，是BOM中最大的單一品類。

數(shù)據(jù)顯示，2025年全年磷化銦襯底缺口超200萬片，6英寸射頻級價(jià)格漲至1.8萬元/片。

華泰證券認(rèn)為，展望未來，隨著高速光模塊市場規(guī)模近年來快速擴(kuò)張，其在磷化銦下游市場中的比重有望進(jìn)一步提升。

薄膜鈮酸鋰

薄膜鈮酸鋰是以“鈮酸鋰-絕緣體-襯底”異質(zhì)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過晶體離子切片、化學(xué)機(jī)械拋光等先進(jìn)制備技術(shù)，將單晶鈮酸鋰薄膜從體材料中剝離并轉(zhuǎn)移至硅、藍(lán)寶石或二氧化硅襯底上。

鈮酸鋰單晶薄膜 來源：濟(jì)南晶正電子科技有限公司

從性能上來說，依托鈮酸鋰材料本身的強(qiáng)線性電光效應(yīng)（Pockels效應(yīng)），薄膜鈮酸鋰能在低驅(qū)動(dòng)電壓下實(shí)現(xiàn)大帶寬、高線性度（高保真）的光信號(hào)調(diào)制，這使其適用于中長距離和高帶寬的光傳輸應(yīng)用，如骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)等高速數(shù)據(jù)鏈路。此外，薄膜鈮酸鋰具有高折射率對比和良好的光場約束，可實(shí)現(xiàn)更高集成度，改善器件尺寸和功耗。

在光調(diào)制器領(lǐng)域，薄膜鈮酸鋰相比磷化銦、硅基兩類材料，在高帶寬、低驅(qū)動(dòng)電壓和高線性度等方面具有優(yōu)勢。

當(dāng)前AI算力呈爆炸增長局面，數(shù)據(jù)中心光互連從400G沖向800G/1.6T/3.2T，傳統(tǒng)材料的性能局限性逐漸顯現(xiàn)，薄膜鈮酸鋰有望成為支撐未來更高速光傳輸調(diào)制環(huán)節(jié)的重要材料。

陶瓷基板

CPO（共封裝光學(xué)）作為下一代數(shù)據(jù)中心光互連的關(guān)鍵發(fā)展方向，其核心在于將光引擎與交換芯片或計(jì)算芯片通過先進(jìn)封裝技術(shù)集成在同一基板上。電信號(hào)的傳輸距離從“厘米級”瞬間縮短到了“毫米級”，功耗直接降了30%-50%，散熱壓力驟減。

雖然整體散熱壓力驟減，但是，將光引擎直接封裝到交換芯片旁邊，兩大高功率器件緊挨在一起，局部熱量驟增，這對基板的精度、平整度以及熱膨脹系數(shù)匹配度提出了極高的要求。

圖片來源：中瓷電子

而氮化鋁、氮化硅陶瓷基板則完美適配CPO的封裝要求。尤其是氮化硅陶瓷基板，被認(rèn)為是貼合行業(yè)未來技術(shù)發(fā)展趨勢的核心基材。

根據(jù)公開信息，多家陶瓷基板企業(yè)被報(bào)道在光模塊和CPO賽道有所行動(dòng)。

如中瓷電子明確表示：CPO用陶瓷基板已進(jìn)入研發(fā)沖刺階段，預(yù)計(jì)三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，單臺(tái)設(shè)備電子陶瓷價(jià)值量將超億元規(guī)模，成為光通信升級的核心受益方向。

富樂德在投資者關(guān)系活動(dòng)記錄表中介紹，其TFC（薄膜陶瓷基板）產(chǎn)品憑借高表面平整度、與芯片匹配的熱膨脹系數(shù)，被定義為“CPO封裝理想的承載平臺(tái)之一”。

玻璃基板

玻璃基板憑借優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性、低介電損耗和與硅光芯片的高兼容性等優(yōu)勢，逐漸成為CPO技術(shù)的新興平臺(tái)。玻璃基板不僅能承載高速電互連，還可通過嵌入式光波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸，優(yōu)化光芯片與光纖耦合路徑，提升集成度。目前，玻璃基CPO技術(shù)已在800Gbit/s～1.6Tbit/s光互連系統(tǒng)中展現(xiàn)出低功耗和高帶寬優(yōu)勢，為數(shù)據(jù)中心和AI硬件提供了新方案，并在光交換、光引擎、激光雷達(dá)、生物傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊前景。

2026年以來，英特爾、臺(tái)積電、蘋果、三星等頭部企業(yè)密集落子玻璃基板賽道。AMD、日月光、英偉達(dá)等亦將玻璃基板納入下一代技術(shù)路線圖。

以上只是幾種CPO技術(shù)涉及的代表材料，此外還包括許許多多關(guān)鍵材料，它們的技術(shù)突破于升級正決定著CPO走多快走多遠(yuǎn)。

底層金屬材料，掌控CPO產(chǎn)業(yè)鏈的“隱形命脈”

CPO技術(shù)的命門，還藏在6種比黃金更稀缺的戰(zhàn)略金屬里。它們是CPO最底層的材料，沒有它們，再先進(jìn)的CPO光引擎都是廢鐵，高速光芯片、光電調(diào)制、芯片散熱全得停擺。更關(guān)鍵的是，這6種金屬全球供需嚴(yán)重失衡，高端技術(shù)被海外壟斷，中國手握資源主導(dǎo)權(quán)，國產(chǎn)替代空間巨大。

用于制備磷化鍺、硅鍺合金，是CPO硅光芯片、高速光探測器的關(guān)鍵襯底；同時(shí)四氯化鍺是高端光纖摻雜劑，保障CPO光引擎信號(hào)長距離穩(wěn)定傳輸，直接決定光芯片速率與良率。

全球高純鍺（7N級）90%產(chǎn)能被海外壟斷，國內(nèi)高端自給率不足20%；2026年全球鍺缺口超1000噸，占總需求30%，CPO放量后需求增速超40%。

鎵是CPO光模塊驅(qū)動(dòng)芯片與光器件的核心原料，撐起整個(gè)光電轉(zhuǎn)換架構(gòu)。

它有兩大關(guān)鍵應(yīng)用——砷化鎵用于CPO高速驅(qū)動(dòng)芯片、TIA跨阻放大器，保障電信號(hào)精準(zhǔn)轉(zhuǎn)換；氮化鎵用于CPO高速光器件、光電集成模塊，耐高溫、高集成，適配AI算力低功耗需求。

目前高端砷化鎵襯底、外延片被海外壟斷，國內(nèi)6英寸產(chǎn)能稀缺；2026年全球鎵缺口400噸，中國是全球最大產(chǎn)出國，出口管制后海外供給直接收緊。

銦的核心作用是制備磷化銦（InP），這是CPO1.6T/3.2T光引擎激光器、調(diào)制器的唯一商用襯底，發(fā)光效率是硅的100倍，適配超高速、低功耗需求；同時(shí)四氯化銦是高端光纖摻雜劑，減少CPO光信號(hào)衰減。

全球銦資源極度稀缺，高純銦提純技術(shù)被海外壟斷；2026年全球缺口50噸，需求年增速超40%，是六大金屬中增長最快的品種。

銻化物用于CPO高速光電探測器，提升光信號(hào)接收靈敏度，決定光模塊“能看多遠(yuǎn)”；銻合金是CPO光引擎核心熱界面材料，導(dǎo)熱系數(shù)是普通材料10倍，解決高密度封裝散熱難題。

全球銻資源高度集中，高端銻化物技術(shù)被海外壟斷；2026年全球銻缺口9.5萬噸，缺口比例高達(dá)42%，是六大金屬中供需最緊張的品種。

鈮是下一代CPO高速調(diào)制器的唯一核心材料，堪稱1.6T光模塊“心臟”。

用于制備薄膜鈮酸鋰，這是CPO1.6T及以上光模塊調(diào)制器的首選材料，具備超大帶寬、超低功耗、超高集成度優(yōu)勢，是AI算力中心CPO方案的剛需。

全球薄膜鈮酸鋰技術(shù)被海外壟斷，國內(nèi)高端產(chǎn)能幾乎空白；2026年全球缺口高達(dá)90%，CPO大規(guī)模量產(chǎn)將進(jìn)一步放大供需缺口。

鎢是CPO光芯片制造與封裝散熱的必備材料，貫穿全產(chǎn)業(yè)鏈。

高純鎢用于制備光芯片濺射靶材，是CPO芯片制造核心工序；鎢銅合金是CPO高密度封裝最佳散熱材料，耐高溫、導(dǎo)熱性強(qiáng)，保障光引擎穩(wěn)定運(yùn)行。

高純鎢靶材（99.999%）被海外壟斷，國內(nèi)自給率不足15%；2026年全球高純鎢缺口1.2萬噸，CPO與半導(dǎo)體需求雙重拉動(dòng)。

參考來源：

[1]光模塊產(chǎn)能釋放，下一個(gè)瓶頸輪到材料了？.財(cái)聯(lián)社

[2]比黃金更稀缺！卡“CPO”脖子的六大稀有金屬！.財(cái)?shù)老蠕h

[3]《追光者》：算力架構(gòu)的終極暗戰(zhàn)——大廠的CPO博弈與硅光材料革命.AgoraResearch

[4]中際旭創(chuàng)，瘋狂“囤料”.財(cái)聯(lián)社

[5]光模塊上游產(chǎn)能荒愈演愈烈：中際旭創(chuàng)一季度預(yù)付款暴漲10倍搶料.第一財(cái)經(jīng)

[6]當(dāng)光進(jìn)入封裝：CPO的難點(diǎn)不在器件，而在材料.芯聯(lián)匯

[7]中粉半導(dǎo)體