FAU 光纤阵列（Fiber Array Unit）
实物图片
🎯 一句话讲明白：FAU 是硅光芯片的"多孔光纤插座"
想象一颗指甲盖大小的硅光芯片（PIC）——它的边缘像 USB-Hub 一样排着几十个光波导端口，每个端口的宽度只有头发丝的 1/10、端口之间的间距只有 127 μm（不到 0.13 毫米）。要让光信号进出这颗芯片，必须把外部的几十根光纤一根一根精准对准插到这些端口上。
FAU 干的就是"把多根光纤排成阵列、整体对准并封装到 PIC 端面"这件事： - 在玻璃 / 硅基板上精密刻蚀几十条 V 形凹槽，每根 V 槽对应一根光纤的卡位通道 - 把 8 / 16 / 32 根光纤一根一根压进 V 槽，盖上玻璃盖板 + 环氧胶固化 - 端面抛光后整体贴到硅光芯片端面 —— 几十根光纤同时对准几十个光波导端口
为什么必须这样做？因为单根光纤对单端口的"手工对准"在硅光时代根本干不动——一颗 CPO 光引擎要接几十甚至上百根光纤，一根根对准要花几小时，且对准精度差 1 微米光功率就掉一半。FAU 是"把对准工作前置到工厂、用 V 槽几何精度保证亚微米级一致性"的工程化解决方案。
关键数字： - 对准精度：±0.5 μm（亚微米级） - 通道数：典型 4 / 8 / 16 / 32（CPO 时代向 64+ 演进） - CPO 时代每光引擎 3-8 件 FAU（vs 传统可插拔模块 1-2 件，3-5× 价值量提升）
🔍 长什么样 / 怎么工作
FAU 看起来像一把迷你梳子——一块米粒大小的玻璃基板（典型尺寸 5×3×1 mm），上表面平行刻着几十条 V 形凹槽（间距 127 / 250 μm），每条 V 槽里精准卡着一根头发丝 ⅛ 粗细的光纤（裸纤直径 80-125 μm），所有光纤的"屁股"从基板一端整齐伸出（带状光纤），"脸"在另一端通过抛光端面与硅光芯片对接。
封装结构（Lid + V-Groove + Epoxy 三明治）： - 下层 V-Groove：石英玻璃 / 硅 / 陶瓷基板，各向异性湿法刻蚀 出 V 形凹槽阵列，几何精度决定光纤间距一致性 - 中层 Ribbon Fiber：带状光纤（多根裸纤并排粘成"扁面条"），每根压入一条 V 槽 - 上层 Lid 盖板：玻璃盖板压紧固定，Epoxy（环氧胶） 填充间隙固化 → 长期可靠性由胶层保证 - 端面抛光：整体抛光到光学级（角度 0° 或 8°），减少端面反射损耗
FAU 与硅光芯片对接的两种方式： - 边缘耦合（Edge Coupling）：FAU 端面平贴到硅光 PIC 端面（侧面入光）—— 主流方案，损耗低、工艺成熟 - 垂直耦合（Vertical / Grating Coupling）：FAU 从芯片顶面斜插（光栅耦合器入光）—— 测试方便但损耗稍高，部分硅光厂商采用
形象类比：就像 PCB 上的"排针 / 排母"——但 FAU 是"光学版排母"，传的不是电信号而是光，且对准精度比 PCB 排针严苛 1000 倍。
📍 在光模块里的位置
CPO 光引擎（一颗 ASIC 旁边贴着 4-8 颗光引擎）的内部光路如下——外部光纤通过 FAU 阵列接入光引擎，光引擎内部硅光 PIC 完成激光发射 / 调制 / 探测：
graph LR
subgraph Ext["🌐 外部光纤"]
F1["MPO / 单纤<br/>带状光纤<br/>8/16/32 芯"]
end
subgraph FAU_Block["⭐ FAU 耦合"]
FAU1["FAU 阵列<br/>V 槽 + 玻璃盖<br/>±0.5 μm 对准"]
end
subgraph PIC["💎 硅光 PIC"]
WG["光波导端口<br/>间距 127 μm"]
LASER["激光器 / 调制器"]
PD["PD 探测器"]
WG --> LASER
WG --> PD
end
subgraph Engine["📦 光引擎封装"]
ASIC["交换 ASIC<br/>(共封装)"]
OE["光引擎×4-8<br/>每光引擎<br/>3-8 件 FAU"]
ASIC -.->|Co-Packaged| OE
end
F1 ==> FAU1
FAU1 ==> WG
PIC --> OE
style FAU1 fill:#06b6d4,color:#fff
style F1 fill:#f59e0b,color:#fff
style OE fill:#06b6d4,color:#fff单系统 FAU 用量爆炸式增长： - 传统 800G 可插拔模块：1-2 件 FAU / 模块 - CPO 光引擎：3-8 件 FAU / 光引擎，单 ASIC 配 4-8 颗光引擎 → 12-64 件 FAU / ASIC 系统 - 单系统 FAU 价值量从 ~5 美元 → ~25-40 美元（3-5× 提升）
1. 技术规格
- 核心定义：将 8 / 16 / 32 / 64 根光纤在 V 槽阵列基板上精密对准 + 胶接 / 玻璃压印封装成单一组件
- 精度要求：亚微米级对准（典型 ±0.5 μm 以内）
- 基板材料：石英玻璃 / 硅 / 陶瓷
- 核心工艺：V 槽精密刻蚀（各向异性湿法刻蚀 / 光刻）+ 光纤精密对准 + 玻璃压印 / 环氧胶接 + 端面抛光（0° / 8°）
- 耦合方式：边缘耦合（主流）/ 垂直耦合（光栅耦合）
2. 主要类型
| 类型 | 阵列结构 | 应用 |
|---|---|---|
| 1D FAU | 单行阵列（8 / 16 / 32 路） | 硅光模块边缘耦合 / AWG 输入输出 |
| 2D FAU | 二维阵列（如 8×8 / 16×16） | OCS 全光交换机核心组件（谷歌 OCS Apollo） |
| 大芯数 FAU | 64+ 通道 | CPO 高密度耦合 |
| MT-FA | MT 套管 + FAU 一体 | MPO 连接器配套 |
3. 主要应用场景
| 场景 | 用途 | 价值量 |
|---|---|---|
| 硅光模块（800G / 1.6T） | 边缘耦合：硅光芯片 ↔ 光纤 | 单模块 1-2 件 |
| CPO / NPO 光引擎 | 板上光纤接入 / 高密度耦合 | 每光引擎 3-8 件（× 3-5 倍） |
| OCS 全光交换 | 2D FAU + 微镜阵列核心组件 | 单交换机 数百-数千件 |
| AWG / WSS | 阵列波导器件输入输出 | 单器件 1-4 件 |
| AOC / VCSEL 模组 | 多通道光纤接入 | 单模组 1 件 |
| QSFP / OSFP 模块 | 多模 FAU 配套 | 单模块 1 件 |
4. 为什么 FAU 在 CPO 时代被重估
过去 FAU 主要给传统可插拔光模块做"光纤接入"，单价低、用量少。CPO / NPO 时代彻底改写了 FAU 的价值逻辑：
- CPO 光引擎本质是"硅光 PIC + FAU 耦合"的预封装单元：ASIC 不能直接连光纤，必须通过光引擎的 FAU 把光纤"焊"到硅光芯片端面
- 单系统 FAU 用量 × 3-5：800G 可插拔 1-2 件/模块 → CPO 光引擎 3-8 件/光引擎 × 4-8 颗光引擎/ASIC = 12-64 件 FAU / ASIC
- 价值量 × 3-5：单 ASIC 系统 FAU 价值从 ~5 美元 → ~25-40 美元
- 客户端转移：从模块厂转向 ASIC 厂直购（英伟达 / 博通 / Marvell 直接采购光引擎，FAU 厂进入 ASIC 厂供应链）
花旗 26-02 报告点名 天孚通信为"NV CPO 方案 FAU / 连接器 / ELSFP 核心供应商"。
4.1 ★ dFAU：CPO 时代的可拆卸 FAU（最大预期差环节）
FAU 的三级演进（价值量 10× 跃迁）：
| 形态 | 适用 | 通道数 | 单价 | 难度 |
|---|---|---|---|---|
| 传统光模块 FAU | 800G / 1.6T 可插拔模块 | 8 通道 | $15 | 基础（光纤直线对准耦合，~1μm 精度） |
| CPO FAU | CPO 光引擎（不可拆） | 32-40 通道 | $150+ | +90° 光路转向（Prism Micro Lens Array），从光纤侧水平接入到 PIC 表面垂直入射 |
| dFAU（detachable FAU） | 下一代 CPO 可维修架构 | 32-40 通道 | $200-300（按 MPC 口径） | +可插拔机械设计，难度指数级提高 |
为什么 CPO 必须演进到 dFAU：CPO 把光引擎焊死在交换机 ASIC 旁边，一旦光引擎损坏整块交换机报废——对于单台价值 $35-40 万的 SN6800 CPO 交换机来说不可接受。dFAU 的核心价值 = 让 CPO 交换机可维修（光纤侧可拆卸，故障时只换 dFAU 而非整机）。NVIDIA 和 Marvell 都已明确把 dFAU 作为下一代 CPO 交换机标准连接方案。
折射方案 vs 反射方案（两条技术路线并行）
| 维度 | 折射方案（DFAU 微透镜） | 反射方案（MPC 金属反射罩） |
|---|---|---|
| 技术原理 | 纳米级微透镜（Micro-lens），光从光纤进入透镜，利用介质折射率变化改变光束方向并准直 | 纳米级金属反射罩（Reflector），光纤射出后直接打在曲率金属涂层表面，镜面反射实现转向 + 准直 |
| 成熟度 | 高（模压 / 蚀刻工艺成熟，量产风险低） | 低（创新方案，需突破良率瓶颈） |
| 物理空间 | 透镜需要厚度 → 空间占用相对大 | 更薄更窄，完美适配 CPO 拥挤内部空间 |
| 核心挑战 | 装配公差控制 | 金属表面平整度 / 纳米级安装精度 / 长期热膨胀匹配 |
| 代表厂商 | 天孚通信 + Coherent + 康宁（主流） | Senko（创新方案） |
| A 股代工链 | 蘅东光承接 Coherent + 康宁代工 | 致尚科技承接 Senko 代工（70-80% 份额） |
NV Spectrum 36/40 通道可插拔 FAU 4 家验证
NV 明年放量的 Spectrum-X CPO 交换机将配 36/40 通道的可插拔 FAU，目前验证的四家厂商：
| 厂商 | 方案 | 进度 / 卡位 |
|---|---|---|
| 天孚通信（300394） | 折射（DFAU 微透镜，自有设计 + 制造） | A 股 FAU 龙头，花旗 26-02 点名 NV CPO 核心供应商 |
| Coherent（美） | 折射（DFAU 微透镜，NV 投资被绑定） | 100% 交给蘅东光代工 |
| 康宁（Corning，美） | 折射（DFAU 微透镜，NV 投资被绑定，原无模块 FAU 产能） | 对接蘅东光代工（无产能必须找代工，蘅东光最可能承接） |
| Senko（日） | 反射（MPC 金属反射罩，NV + 博通联选） | 致尚科技独家代工（占 Senko MPC 代工份额 70-80%） |
量化空间（dFAU 27E 市场 ~$6.4-10 亿）
- 每台 CPO 交换机需要 32-36 个 dFAU 组件
- dFAU 单价 ~$200-300（机构口径取 MPC，折射方案 DFAU 单价区间近似）
- 单台 CPO 交换机 dFAU 价值量：$6,400-10,000（vs 传统 MPO 跳线 $640 / 提升 10 倍）
- 2027 年 CPO 交换机出货 10 万台 → dFAU 市场空间 6.4-10 亿美元（与 CW / 玻璃基板 / 硅光引擎共同构成 CPO 价值量重塑核心赛道）
- 2028 年 CPO 30 万台（中性情景）→ dFAU 市场空间 20-30 亿美元
A 股核心代工链测算（蘅东光为例）
- 预计 Coherent + 康宁 合计占 dFAU 60% 份额（折射方案主流 + NV 投资绑定）
- 蘅东光占 Coherent + 康宁 一半代工份额（约 30% 总 dFAU 市场份额）
- 20 万台 CPO 交换机 × 32 个 dFAU/台 × $150/dFAU × 30% 蘅东光份额 × 30% 利润率 ≈ 6e 人民币利润弹性
- 加上 shuffle box + ELSFP 的 FAU 等 CPO 其他无源内连环节，蘅东光仅 CPO 部分 400-500e 市值，目标 800e+
| 厂商 | FAU 卡位 / 进展 |
|---|---|
| 天孚通信（300394） | A 股 FAU 龙头 + 光引擎封装平台——25 年有源占比 42% → 58%，26Q1 净利率 37%；CPO 时代 FAU 单设备用量 3-8×；花旗 26-02 点名"NV CPO 方案 FAU / 连接器 / ELSFP 核心供应商"；NV Spectrum 可插拔 FAU 4 家验证之一（折射方案） |
| 蘅东光通信（920045.BJ） | dFAU 折射方案最大预期差代工链——100% 承接 Coherent CPO dFAU 代工（首批 7000 颗 + 100 台 3.2T FAU 已下单）+ 对接康宁代工（康宁无模块 FAU 产能必须找代工）；预计占 dFAU 30% 总份额；CPO 仅 dFAU + shuffle box + ELSFP FAU 测算 6e 利润弹性 / 目标市值 800e+ |
| 致尚科技（301486.SZ） | Senko 反射方案（MPC）独家代工——占 Senko MPC 代工份额 70-80%；通过博通 + 英伟达双认证 + Senko + US Conec 双认证；MPC 代工价 \(150-200/只；每台 CPO 交换机致尚价值量 ~\)6,700；NPI 阶段 → 26H2 小批量 → 27 爬坡量产 |
| 太辰光（300570） | MPO + FAU 双主业——FAU 配套硅光 / CPO 光引擎耦合，MPO 业务持续供应海外大客户 |
| 腾景科技（688195） | CPO 光连接器 + 100G / 400G / 800G 光引擎试样；2D FAU 准直器阵列（OCS 核心元件），26-01 斩获 1280 万美元订单 |
| 炬光科技（688167） | dFAU 上游核心元件全球独步——微棱镜透镜阵列（实现 90° 光路弯折，CPO FAU 区别于传统 FAU 的关键，全球唯一）+ V 槽阵列（FAU 骨架，已量产几十万只/月）+ 一体化耦合透镜；穿透所有 dFAU 方案（Senko / Coherent / 康宁 / Lightmatter / US Conec 的 FAU 都需要其 V 槽）；毛利率 43% 自主定价权 |
| 仕佳光子（688313） | PLC 分路器 + AWG 等无源光器件配套，FAU 协同封装；康宁"Senko 三兄弟"受益标的之一 |
| 杰普特（688025） | 25 年控股 矩阵光电 切入 FAU + MPO / MMC 全套，惠州 + 泰国产能爬坡 2025/7-2026/3 |
| 光库科技（300620） | 通过收购 苏州安捷讯（FAU 厂商）切入 |
6. 上游关键供应
- 石英玻璃 / 硅基板：海外为主（康宁、肖特等）+ 国内多源
- 精密 V 槽刻蚀工艺：自研 / 外协（炬光等具备晶圆级 V 槽能力）
- 裸纤：长飞 / 烽火 / 亨通（国产替代充分）
- 环氧胶 / Lid 盖板玻璃：海外 + 国内多源
7. 与相关产品的关系
- MPO 连接器：MPO 内部即包含 MT 套管 + FAU 阵列结构
- NPO 产品：NPO 光引擎需要 FAU 高密度耦合
- 光引擎：FAU 是光引擎的核心组件
- AWG 阵列波导光栅：AWG 端面与 FAU 协同封装
- 硅光产品（800G / 1.6T 硅光方案）：FAU 是边缘耦合关键
8. OCS 时代的特殊性
- 谷歌 OCS Apollo 是全球首个大规模商用 OCS（2018 起部署）
- OCS 内部使用 MEMS 微镜阵列 + 2D FAU（光纤端口阵列）
- 数据中心规模 OCS：单机柜可能集成数千个 2D FAU 端口
- 中兴通讯 64 路 MEMS OCS 已认证 / 128 路 26 年推出 → 国内 OCS 商业化关键节点
9. 跟踪指标
- 天孚通信光引擎封装业务季度营收 + 有源占比 —— A 股 FAU 龙头业绩跑分（25 年 42% → 58%）；NV Spectrum 可插拔 FAU 验证进展
- 蘅东光 CPO dFAU 出货量 —— FAU 月交付 20K 持续性；Coherent + 康宁 代工份额兑现度
- 致尚科技 Senko MPC（反射方案）量产爬坡 —— 26H2 小批量 → 27 大规模爬坡时点；Senko DFAU 良率瓶颈解决进度（26Q3 预期）
- 炬光科技微棱镜透镜阵列出货 —— dFAU 上游核心元件穿透性兑现；下游客户名单扩张
- 谷歌 OCS / 中兴 OCS 部署规模 —— 直接拉动 2D FAU 需求
- 腾景科技 OCS 订单进展 —— 26-01 的 1280 万美元订单延续性
- 杰普特矩阵光电 FAU 产能爬坡 —— 惠州 + 泰国 2025/7-2026/3 周期
- dFAU 单价走势 —— $150-300 区间是否随量产降本
10. 来源
- 公开技术资料：FAU 工艺白皮书 / V 槽刻蚀技术资料
- 天孚通信 / 太辰光 / 腾景科技 / 炬光科技 / 光库科技 / 杰普特 / 仕佳光子 25 年报与 26Q1 投关纪要
- 花旗 26-02 报告（NV CPO 供应链点名）
- 公开 OCS Apollo 论文及行业披露