Scale-up 光互连渗透率

机柜内 GPU-GPU 互联正经历"从 100% 铜缆到光铜混合再到全光"的代际跃迁。Lightcounting 预测 2030E Scale-up 占总光模块市场 21%，TrendForce 预测 CPO 在 AI 数据中心渗透率 2026 年仅约 0.5% → 2030 年达 35%——五年走完 70 倍的渗透率跃迁。这部分需求是从 0 到 1 的全新增量——不替代 Scale-out，而是叠加。研判背后的核心矛盾是 NPO（近封装）/ CPO（共封装）/ AOC / XPO 四种形态在 26-30 年的份额博弈，以及 Nvidia / 博通的路线选型分歧 [TrendForce][Lightcounting]。

一、机柜内互连演进时间线

gantt
    title Scale-up 光互连演进（2020-2030）
    dateFormat YYYY
    axisFormat %Y
    section 全铜时代
    100G/通道 铜缆 ~3m       :done, 2020, 2024
    section 铜光过渡
    200G/通道 铜缆 ~1.5m + AOC :active, 2024, 2026
    section 光入柜起步
    AOC 主导跨柜中长距           :2025, 2027
    NPO 量产（CSP 首选）         :2026, 2030
    CPO 早期部署                :2027, 2030
    section 全光时代
    CPO 在 Scale-up 加速          :2028, 2032
    XPO/CPC 长期共存             :2027, 2032

关键节奏：2026-2027 NPO 优先放量，2027H2-2028 CPO 进入 Scale-up 增量场景，2030 多形态并存。 [内资研报-3.22][路演纪要-3.24]

二、铜缆物理瓶颈：为什么必须光入柜

单通道速率	铜缆有效距离	224G+ 时代影响
100G PAM4	3-4 米	机柜内全铜可行
200G PAM4	1.5-2 米	NVL72 已极限
400G PAM4（224G+ 演进）	<0.5 米	必须光互连
800G/lane	不可行	全光强制

核心机理：高速电信号在铜缆上衰减与频率指数级正相关。224G+ SerDes 工作时，单根铜缆有效距离 < 0.5 米——整个机柜的物理跨度都覆盖不了。NVLink 6.0 单 GPU 带宽推升至 3.6TB/s，铜缆传输距离被压缩至 1 米以内，倒逼光互连方案上位 [TrendForce]。

三、Nvidia 系统对 Scale-up 的拉动

flowchart LR
    A[DGX A100<br/>8 GPU<br/>NVLink 铜] --> B[DGX H100<br/>8 GPU<br/>NVLink 铜]
    B --> C[NVL72<br/>72 GPU<br/>5000+ 根铜缆]
    C --> D[NVL144 Rubin<br/>144 GPU<br/>铜光混合<br/>2026]
    D --> E[NVL576 Rubin Ultra<br/>576 GPU<br/>必须光互连<br/>600kW Kyber Rack<br/>2027 H2]:::core
    E --> F[Feynman NVL1152<br/>2028+<br/>大规模 CPO Scale-up]:::core
    classDef core fill:#fef3c7,stroke:#d97706,stroke-width:3px;

NVL576 / Kyber Rack 关键参数

GPU 数量：576 颗 Rubin Ultra（4 个 pod × 18 blade × 8 GPU + 2 Vera CPU/blade）
NVLink 域：单一 576-GPU NVLink 域 + 铜光混合直连（Oberon 铜底板 + 光 Scale-up）
功率：600 kW（液冷）
算力：15 EFLOPS FP4 / 5 EFLOPS FP8
量产时点：2027 H2（Nvidia 公开口径）
NVLink 7.0 / NVSwitch 7.0：约 144 端口/交换机
相比 GB300 NVL72：训练/推理性能提升 14 倍

Nvidia 2026-04 公开表态："copper reaches limits, embracing optical scale-up"——明确机柜内光互连必经之路。

价值量倍增

系统代际	Scale-out 美元含量（每计算单元）	Scale-up 美元含量（每计算单元）
GB300 NVL72	1× 基准	1× 基准
Rubin Ultra NVL576	16×	45×

Scale-up 价值量增幅是 Scale-out 近 3 倍——这是 NPO/CPO 玩家最具弹性的核心逻辑 [外资研报-高盛-4.16]。

四、Scale-up 光互连的形态选择

flowchart TB
    A[Scale-up 光互连形态] --> B[AOC 有源光缆<br/>VCSEL 主导<br/>2024-2027 跨柜中长距]
    A --> C[NPO 近封装光学<br/>光引擎离 ASIC 5-10cm<br/>可热插拔<br/>2026-2027 CSP 首选]
    A --> D[CPO 共封装光学<br/>光引擎集成 ASIC 基板<br/>2027H2 起放量]
    A --> E[XPO 可拆卸 CPO<br/>Arista 牵头<br/>延长可插拔生命周期]
    A --> F[CPC 共封装铜<br/>过渡方案<br/>短距成本最优]
    A --> G[OBO 板载光学<br/>历史路径<br/>已被 NPO/CPO 替代]

    B --> H[功耗中 / VCSEL 寿命 5-7 年]
    C --> I[功耗 -50% / 板级更换 / 中际旭创押注]
    D --> J[功耗最低 / 良率 ~93% / 博通主推]
    E --> K[兼顾密度与运维]
    F --> L[阿里 UPN512 已采用]

形态对比

形态	单 bit 功耗	量产难度	可维护性	端口成本（1.6T 参考）	关键量产时点
铜缆 / DAC	极低	低	极高	最低	224G 后期边缘化
AOC（有源光缆）	中（VCSEL 12-17W）	已量产	高	中	跨柜中长距长期存在
NPO（近封装）	较低（线性直驱去 DSP）	中	中（保留可插拔）	中高	2026-2027 量产首选
CPO（共封装）	最低（800G 端口 5.2-5.6W vs 14-16W）	高（系统良率约 93%）	低（与 ASIC 共寿命）	~2,800 美元 vs 可插拔 ~1,200 美元	2027H2 起 Scale-up 放量
XPO/CPC	介于 NPO/CPO	中	中高	中	2026-2027 试点

NPO 优先量产的根因：CSP 客户偏好可热插拔、供应链多源、成本可控——NPO 完美匹配。CPO 需要等待良率与维护标准成熟 [内资研报-3.22]。

五、NPO vs CPO 路线博弈深度

flowchart LR
    subgraph "中际旭创路线"
        A1[NPO 硅光 Open Socket]
        A2[1.6T 可插拔放量]
        A3[CPO 外围 ELS/FAU 配套]
    end
    subgraph "博通路线"
        B1[Humbolt → Bailly → Davisson<br/>三代以太网 CPO]
        B2[SerDes 100G→200G]
        B3[OE 3.2T→6.4T<br/>偏 Scale-out 优先]
    end
    subgraph "Nvidia 垂直整合"
        C1[Quantum-X CPO IB<br/>2025 H2]
        C2[Spectrum-X 以太网 CPO<br/>2026 H2]
        C3[Rubin Ultra NVL576<br/>铜+光双轨]
        C4[Feynman 全 CPO Scale-up]
    end
    A1 --> D[CSP 客户首选]
    B1 --> E[标准化模块化]
    C1 --> F[追求极致能效密度<br/>MRM + 3D]
    D --> G[2027 商用元年]
    E --> G
    F --> G

三方路线对比

维度	中际旭创	博通	Nvidia
核心策略	多路线并行，NPO 先行	CPO 模块化以太网	垂直整合极致能效
优先场景	NPO Scale-up（可维护）	CPO Scale-out（容量提升）	Scale-up + Scale-out 全栈
调制器选型	MZM 主流	MZM（生态兼容）	MRM（密度更高、3D 封装）
客户结构	国内 CSP + 北美云厂	北美开放生态	自建生态
2026 部署	1.6T NPO 验证	Bailly 出货 ~5,000 台	Quantum-X 量产
2027 节奏	NPO 规模订单	Davisson 升级至 102.4T	Rubin Ultra 上线

研判：短中期（2026-2027）NPO 更易规模化，因 CSP 主导的开放生态需要可维护性 + 供应链多源；中长期（2028+）CPO 良率 / 标准 / 维护性突破后才是终极方向。投资主线兑现路径："先 NPO，后 CPO" [路演纪要-3.22]。

Nvidia NVL576 选型悬念

NVL576 在 2026-2027 的最终选型——NPO 还是 CPO 主导——是行业最大不确定性。一旦定型，对应路线供应商将获得超额收益。当前公开信息显示 Nvidia 铜（Oberon 底板）+ 光（NPO/CPO 混合）双轨并行，3.2T+ Scale-up 端口或率先在 Feynman 代际全面 CPO 化 [内资研报-2.25]。

六、CPO 26-30 年逐年渗透率推演

年份	Scale-up 占总光模块	NPO 占 Scale-up	CPO 在 AI 数据中心渗透率	关键事件
2025	<3%	0%（在研）	0%（在研）	AOC + 铜主导
2026	~5%	早期样品	~0.5%（[TrendForce]）	NPO 客户验证；Quantum-X 量产；NVL144 Rubin
2027	~10%	量产元年（订单规模放量）	~3-5%	NVL576 H2 上线；CPO 在 Scale-up 启动
2028	~15%	持续放量	~10-15%	3.2T 量产；CPO 由试点转规模
2029	~18%	持续扩大	~20-25%	Feynman 引入；3.2T CPO 端口渗透 ~50.6% [Lightcounting]
2030	~21%（[Lightcounting]）	与 CPO 长期共存	~35%（[TrendForce]）	全光机柜成型，多形态并存

CPO 市场规模爆发

TrendForce / Yole / Coherent 数据：CPO 市场 2024 年 0.46 亿美元 → 2030 年 54-81 亿美元（多机构口径），Coherent 最新指引上调至 150 亿美元；CAGR 100-150%——任何细分赛道少有的数量级增长。

xychart-beta
    title "CPO 市场规模预测（亿美元）"
    x-axis [2024, 2025, 2026, 2027, 2028, 2030]
    y-axis "市场规模" 0 --> 160
    bar [0.46, 1, 5, 20, 50, 81]
    line [0.46, 1, 5, 20, 50, 150]

上方柱状为 [TrendForce/Yole] 81 亿口径，折线为 [Coherent] 150 亿口径上限——一致性在于高速增长，分歧在于绝对量。

七、Scale-up 光互连产业链 A 股映射

flowchart TB
    subgraph "上游核心瓶颈（价值占比 40-60%）"
        U1[CW 光源/EML<br/>源杰、长光华芯、仕佳光子]
        U2[硅光晶圆/材料<br/>仕佳光子、华懋科技]
        U3[CPO 封测设备<br/>罗博特科 ficonTEC<br/>凯格精机]
        U4[微光学元件<br/>炬光科技 V 槽/微透镜]
    end
    subgraph "中游价值重构（核心战场）"
        M1[光引擎制造<br/>天孚通信<br/>中际旭创、新易盛]
        M2[FAU/光纤阵列<br/>太辰光、致尚科技、天孚]
        M3[ELS 外置光源模块<br/>光迅科技、华工科技]
        M4[MPO/Shuffle 高密度连接<br/>太辰光、鼎通科技]
    end
    subgraph "下游集成"
        D1[CPO 交换机<br/>工业富联、紫光股份]
        D2[硅光 OSAT 配套<br/>长电科技、通富微电]
    end
    U1 --> M3
    U2 --> M1
    U3 --> M1
    U3 --> M2
    U4 --> M1
    M1 --> D1
    M3 --> D1

A 股核心标的卡位深度

公司	卡位环节	NPO/CPO 价值量增量	量产 / 储备节点
中际旭创（300308）	NPO 整机 + CPO 外围	NPO/CPO 光引擎送样大客户，1.6T 放量	2027 NPO 规模订单；CPO 循序推进
新易盛	1.6T + NPO 跟进	硅光 + 线性直驱 LPO 平台	2026 H2 NPO 验证
光迅科技（002281）	光芯片 + ELS + NPO/CPO 整机	央企垂直一体化	OFC 发布 3.2T NPO 样机
天孚通信（300394）	FAU + 微透镜 + 光引擎封装	NPO 时代价值量上行 3-5 倍	已为 Nvidia 独家代工高端光引擎
罗博特科（300757）	ficonTEC NPO/CPO 封测设备	5nm 运动精度 / 全球稀缺	已进入 Nvidia / 台积电 / 博通供应链
炬光科技（688167）	V 槽 FAU / 微透镜阵列	纯增量、技术壁垒高	持续向核心客户交付
华懋科技	中科智星 24.5%，晶圆级封装	NPO/CPO 早期布局	2026-2027 验证
长光华芯	VCSEL + EML 上游	800G AOC + NPO 高功率激光器	800G 主流光源
源杰科技（688498）	CW 光源配套	NPO 大规模光端口拉动 CW 需求	国产替代核心标的
太辰光、鼎通科技	MPO/Shuffle/连接器	CPO/NPO 共同推高高密度连接需求	持续扩产
凯格精机	光模块 + CPO 双布局封测	国产 CPO 设备替代	OFC 2026 展示
长电科技、通富微电	国产光电混合先进封装	替代台积电 COUPE 部分份额	加速追赶

价值量重构的核心逻辑

NPO/CPO 时代光模块整机厂的"集成附加值"被压缩，但上游光引擎、FAU、CW 光源、微光学元件、自动化封测设备的价值量大幅上升。天孚通信、罗博特科、炬光科技 是深度受益的 "卖铲人"组合——比传统光模块龙头弹性更大 [外资研报-高盛-4.16]。

八、形态选型决策树（CSP / 系统厂商视角）

flowchart TB
    Q1{Scale-up 距离} -- "<0.5m 柜内" --> Q2{速率}
    Q1 -- "0.5-3m 跨柜" --> A1[AOC 中长距<br/>过渡期主力]
    Q1 -- ">3m 机柜间" --> A2[可插拔模块<br/>Scale-out 主流]
    Q2 -- "<3.2T" --> Q3{运维优先级}
    Q2 -- "≥3.2T 224G+" --> Q4{良率/标准成熟度}
    Q3 -- "可维护性高" --> A3[NPO<br/>板级独立更换]
    Q3 -- "成本最优" --> A4[CPC 共封装铜<br/>阿里 UPN512]
    Q4 -- "成熟（2028+）" --> A5[CPO<br/>共封装<br/>能效最佳]
    Q4 -- "未成熟（2026-2027）" --> A6[NPO 过渡<br/>+ XPO 模块化]

决策核心：在 CPO 良率（系统级 ~93%）和维护标准（接口/Chiplet 互操作性）成熟前，NPO + XPO 是 CSP 大规模部署的"最大公约数"——这是 26-27 年最确定的渗透节奏 [路演纪要-3.24]。

九、关键投研议题

议题 1：21% 是 0 到 1 的纯增量

Scale-up 光互连不替代 Scale-out——是 AI 集群规模扩大叠加新增的需求层。Lightcounting 21% 预测意味着 2030 年总光模块市场约 ⅕ 来自这个全新增量。Scale-up 美元含量增长是 Scale-out 的 ~2.8 倍（45× vs 16× per computing unit），是弹性最大的赛道。

议题 2：NPO vs CPO 的路线选型博弈尚未结束

中际旭创押注 NPO 路线（板级独立光引擎，CSP 友好），博通主推 CPO（与 ASIC 共封装）。Nvidia NVL576 的最终选型（NPO 还是 CPO，或铜光混合）是 2026-2027 行业最大不确定性。一旦定型，对应路线的供应商将获得超额收益。当前共识倾向"先 NPO 后 CPO"——2026-2027 NPO 主导，2028+ CPO 在 Scale-up 加速。

议题 3：CPO 良率与可维护性是商用化前提

CPO 系统良率耦合（1 颗 ASIC + 10 颗光引擎假设下整机良率 ~93%），任一子件失效可能导致整模组报废，抬升 TCO 至传统可插拔的 2.3 倍（1.6T CPO ~2,800 美元 vs 可插拔 ~1,200 美元）。同时 CPO 与 ASIC 共寿命——一颗光引擎损坏需更换整个模组。这对 AI 数据中心运维成本是严峻挑战。NPO 在维护性上的优势（板级独立更换）可能让其在 2027-2030 占据主导而非 CPO。

议题 4：天孚 / 罗博特科 / 炬光是 NPO 时代隐形龙头

NPO/CPO 时代光模块整机厂的价值量比可插拔时代下降，但 FAU 阵列 / 微透镜 / 自动化封测设备的价值量大幅上升——天孚通信（NVIDIA 光引擎独家代工）、罗博特科（ficonTEC 5nm 精度封测设备）、炬光科技（V 槽/微透镜阵列）是深度受益的"卖铲人"组合，相对弹性高于传统光模块龙头。

议题 5：铜缆并未被完全替代

"Copper when you can, Optics when you must" 仍是现实选择。Nvidia Rubin 将 Oberon 铜底板 + 光 Scale-up 结合；CPC（共封装铜连接） 在中短距具备成本/工程优势（阿里 UPN512 已采用）。XPO/CPC/NPO/CPO 长期共存，不存在单一路线"全面替代"的快节奏。

议题 6：CPO 上量节奏的市场分歧

部分卖方对 2026 年成为 CPO"从 0 到 1"元年持乐观判断，但 GTC/OFC 多源信息指向 "光铜并举、时点后移"；亦有渠道称博通 CPO 交换机出货 2026 年约 5,000 台、2027 年约 20,000 台，对整机营收贡献有限。建议以 NPO 落地与 CPO 良率/标准进展作为观测核心指标，而非单一总量预测。

十、跟踪指标

指标	频率	信号意义
Nvidia NVL576 量产时点 / 选型	半年	Scale-up 光互连规模化锚点 + 路线博弈胜负
中际旭创 NPO 客户定量订单	季度	NPO 商用化关键节点 / 多路线并行兑现
CPO 量产良率公开口径	半年	CPO 商用化可行性（93% 提升至 ?）
天孚通信 / 罗博特科季度营收	季度	光引擎封装 / CPO 设备价值量验证
博通 Bailly/Davisson 出货量	季度	CPO Scale-out 试水节奏
AOC vs NPO 在 Scale-up 份额	半年	形态竞争结果
Nvidia GTC 路线图更新	年度	NPO/CPO 选型 + Feynman 全 CPO 时点
TrendForce / Lightcounting CPO 渗透率更新	半年	35% / 21% 关键预测兑现路径
3.2T 端口渗透节奏	半年	2029 Lightcounting 预测 50.6% 验证
CW 光源 / EML 国产替代率	半年	上游瓶颈缓解信号