本文首发于2026年3月16日
核心观点
（1）贴片：将光电芯片贴在载体上，有手动和自动两种方式，主要依靠固晶贴片机、共晶机完成。 （2）引线键合：芯片贴装完成后，用金属引线将芯片的压焊位连接在印制电路板的焊盘上，形成可靠的电气键合，需要用到键合机。 （3）光学耦合：目的是将光高效、高质地耦合进入光纤，保证光模块的传输性能。核心设备为全自动光学耦合平台、高精度六轴微调平台，耦合完成后通过UV固化机或热固化炉完成固定。 （4）封装：光路耦合完成后，需通过外壳封装对内部光路与芯片进行保护、固定与密封，形成完整光模块。行业内正在对这一环节进行自动化升级。 （5）老化测试：主要针对激光器，第一道是激光器的管芯级，在激光器完成必要的生产步骤后，装载到专用的老化夹具上进行。第二道是光模块级，在激光器组装到光模块内后，通过测试夹具进行。
与传统的可插拔光模块相比，CPO技术具有更高集成度和更小尺寸，在带宽、功耗和空间效率上有显著提升。传统可插拔光模块通过可插拔接口与交换机PCB板连接，电信号需经过长达数厘米的PCB走线传输，导致信号衰减，影响传输稳定性。CPO技术借助硅中介层或微凸块互连等先进技术，将光学组件直接集成到Switch ASIC芯片的封装内部，将高速电信号的传输距离缩短至毫米级别，能够有效抑制信号衰减与串扰问题。
CPO与可插拔光模块在生产流程上的核心差异，本质是分立器件组装与先进系统级集成的区别。
（1）芯片互连：传统光模块以引线键合为主；CPO 采用倒装焊、微凸块、混合键合等先进互连技术，互连密度、精度与难度更高。
（2）光学耦合：传统光模块是光纤与分立器件耦合，容差较大；CPO是光直接耦合进硅光波导中，对准精度到亚微米级，工艺复杂度更高。
（3）封装与散热：传统光模块以TO、BOX、COB 封装为主，散热压力小；CPO需与高性能ASIC共封装，热密度极高，通常需要配套微流道液冷、均热板、真空焊接等先进散热工艺与设备。
（4）测试体系：传统光模块可分部件测试；CPO高度集成后只能在封装后整体测试，需要光电联合测试系统、高速电测+光测一体化，测试方案与设备均需重新开发。
投资建议
光模块是AI算力基建的核心赛道，下游持续增加对高速率可插拔光模块的资本开支，扩产以满足目前快速增长的需求，同时持续投入CPO等新技术路线的研发，打开远期空间，行业扩产周期以及技术迭代周期均利好设备。此外，过去光模块生产线对人工依赖度较高，主要玩家产能出海是大趋势，为了提高海外产能的生产效率，自动化设备的需求持续增加，因此建议重点关注光模块设备行业。核心标的包括、、、、等。
风险提示
下游需求波动风险、技术迭代与路线选择风险、客户集中与供应链依赖风险。
正文
一、可插拔光模块设备简介
可插拔光模块生产的核心工序包括贴片、引线键合、光学耦合、封装、焊接、老化测试。
贴片：将半导体裸片器件贴在载体上，光模块中的半导体裸片器件主要是光电芯片。目前光模块贴片已实现自动化，主要依靠固晶贴片机、共晶机完成。固晶贴片机是通用芯片贴装设备，以胶水粘接为主；共晶机是专用焊接设备，靠金属共晶反应形成冶金连接。
引线键合：芯片贴装完成后，用金属引线将芯片的压焊位连接在印制电路板的焊盘上，形成可靠的电气键合，俗称打线。引线键合按照键合能量可分为热压键合、超声键合、以及二者结合的热超声键合；按照键合线的材料分为金丝、铝丝、铜丝。光通信行业一般采用金丝热超声键合，因为光电芯片的表面普遍会镀金，金的高频性能好，而热超声键合的温度较低、速度快，可靠性更好。
光学耦合：目的是将光高效、高质地耦合进入光纤，保证光模块的传输性能。光模块实现光电和电光转换，因此一端是电口，连接网线/交换机，另一端是光口，连接光纤，光纤依靠光的全反射实现导光。核心设备为全自动光学耦合平台、高精度六轴微调平台，耦合完成后通过UV固化机或热固化炉完成固定。根据光纤的不同，可以把光模块分为单模和多模，二者耦合工艺差异较大。多模光纤（MMF）的纤芯普遍采用面发射激光器VCSEL，经反射镜耦合进入多模光纤中，光路简单、容差大、工艺相对简单。而单模光纤（SMF）纤芯直径比多模光纤小，需要透镜进行聚焦耦合，透镜耦合大概分为上料、预耦合、点胶、胶水固化、下料5个步骤。
封装：光路耦合完成后，需通过外壳封装对内部光路与芯片进行保护、固定与密封，形成完整光模块。封装分为气密性与非气密性两类：气密性封装可隔绝水汽与有害气体，保护芯片及组件性能，主要采用TO-can、BOX，通过平行封焊机、激光封焊机完成密封，并配合氦检漏仪进行气密性检测，多用于环境复杂、可靠性要求高的电信及DCI长距传输场景；非气密性以COB（板上芯片）封装技术为主，通过点胶机、固化炉、外壳压合设备完成组装，常用于数据中心光模块。
老化测试：目的是为了筛选或者剔除本身具有固有缺陷，或其制造工艺控制不当产生缺陷的器件。光模块内部的激光器由于结构和制程工艺复杂，需要进行老化，其他光电器件除APD外，不需要进行老化。在目前大部分光模块厂家的生产工序中，一般有两道针对激光器的老化筛选测试。第一道是激光器的管芯级，在激光器完成必要的生产步骤后，装载到专用的老化夹具上进行。第二道是光模块级，在激光器组装到光模块内后，通过测试夹具进行。
二、CPO与可插拔光模块在设备方面的区别
CPO（共封装光学）是一种新型的光电集成技术，通过将光引擎（OE）与交换芯片（如ASIC）共同封装在同一基板上，缩短光电信号传输路径，实现信号传输效率的提升与系统能耗的优化。根据封装结构，CPO可分为三种形式：2D封装、2.5D封装和3D封装。
2D封装：将光芯片（PIC）和电芯片（EIC）并排放置在基板或印刷电路板（PCB）上，并通过引线或基板布线实现互连。2D封装的优势在于易于封装和灵活性高，电芯片与光芯片可分别采用不同材料与工艺独立制造。根据芯片与基板的互连方式，2D封装已形成三种技术路径：基于引线键合的CPO、基于倒装工艺的CPO以及基于扇出型晶圆封装的CPO。
2.5D封装：通过中介层（Interposer）实现光芯片（PIC）与电芯片（EIC）的异构集成，二者均以倒装方式贴装于中介层表面，通过中介层上的金属互连，中介层再与底层封装基板或印刷电路板（PCB）相连。根据中介层的材料与结构差异，2.5D 封装已形成硅中介层、玻璃中介层和嵌入式多芯片互连桥（EMIB）三种主流技术路径。
3D封装：通过垂直堆叠互连方式将光芯片（PIC）与电芯片（EIC）在三维空间内集成，可实现最短的互连距离、最优的高频性能、最高的集成密度及最紧凑的封装尺寸，是满足未来超高速、超大带宽CPO需求的核心方向。其核心逻辑是通过硅通孔（TSV）、键合技术等实现芯片间的垂直电/光互连。根据堆叠结构与中介层选择，3D封装主要形成三种技术路径：以PIC为中介层的CPO、以EIC 为中介层的CPO和基于有机基板的CPO。
CPO的核心生产流程包括光芯片/电芯片制备、基板/中介层制备、芯片贴装与互连、光学耦合与对准、封装与散热、测试与老化。
光芯片与电芯片制备：光芯片主流采用硅光和III-V族材料体系，通过标准CMOS工艺制备核心元件，硅光芯片需异质集成外置激光器补充光源；电芯片核心为高性能计算ASIC，采用先进制程制造并需与CPO协同设计。
基板/中介层制备：连接ASIC和光引擎，是CPO高密度电互连的关键。主要采用硅中介层、玻璃基板等材料，通过半导体工艺制作硅通孔 (TSV) 和高密度走线，TSV用于实现基板上下表面的垂直互连，而微米级的走线用于连接ASIC的凸点（Bump）和光引擎的凸点。
芯片贴装与互连：将不同芯片集成到基板上。贴装是使用高精度取放设备将ASIC芯片和光引擎芯片贴装到基板的指定位置。互连技术包括混合键合 (Hybrid Bonding) 和微凸块 (Microbumps)。微凸块是目前更成熟的技术，使用微小的焊料凸点进行连接，间距通常在35-55µm范围。混合键是前沿技术，直接通过铜-铜键合实现芯片与基板的连接，间距可小于10µm，提供了最高的互连密度和带宽，但工艺难度和成本极高。芯片贴装与互连环节主要用到高精度固晶机、倒装焊设备、微凸点电镀植球设备、混合键合机及X-Ray焊点检测等设备。
光学耦合与对准：将来自外部激光器或光纤的光高效地耦合到微米级别的硅光波导中，是CPO工艺中最难、最关键的环节之一，直接决定光链路性能。主要有边缘耦合和光栅耦合两种方式，边缘耦合是让光纤对准芯片侧面，耦合效率高，但对准精度要求极高（亚微米级），且不适合晶圆级测试。光栅耦合是让光纤从芯片上方垂直对准光栅，放宽了对准精度要求（±2.5µm），便于晶圆级测试和封装，但会引入较大损耗和波长敏感性。此外，后续的对准与固定环节也需配合开展，使用主动或被动对准技术，找到最大光功率传输点，然后用紫外（UV）胶水或激光焊接永久固定。光学耦合与对准是一个高精度、耗时的过程，主要用到高精度六轴对准平台、主动对准设备、UV点胶固化设备、激光焊接机及光功率光谱分析仪等设备。
封装与散热：封装是将集成好的模块密封在一个保护外壳内，提供机械保护、环境隔离和电气接口。散热是CPO的最大挑战之一。ASIC和激光器都是巨大的热源，但硅光器件（如调制器）的性能对温度极其敏感，需要采用先进的散热解决方案，如微通道液冷（Microchannel Liquid Cooling）、均热板（Vapor Chamber）和定制散热器，将热量高效地从芯片内部带走，并维持整个模块的温度稳定。主要用到壳体封装封帽机、真空焊接炉、微流道散热结构加工及气密性检测等设备。
测试与老化：CPO模块集成后，传统的芯片级测试（如探针卡测试）无法进行，几乎所有测试都在封装后进行。因此需要开发全新的测试策略和接口，通过基板上的测试点或专用接口，同时对电功能和光功能进行测试。老化测试用于筛选早期失效产品，确保可靠性。主要用到高速电性能测试机、光模块综合测试仪、高低温老化炉及自动化ATE测试系统等。
与传统的可插拔光模块相比，CPO技术具有更高集成度和更小尺寸，在带宽、功耗和空间效率上有显著提升。传统可插拔光模块通过可插拔接口与交换机PCB板连接，电信号需经过长达数厘米的PCB走线传输，导致信号衰减，影响传输稳定性。CPO技术借助硅中介层或微凸块互连等先进技术，将光学组件直接集成到Switch ASIC芯片的封装内部，将高速电信号的传输距离缩短至毫米级别，能够有效抑制信号衰减与串扰问题。
CPO与可插拔光模块在生产流程上的核心差异，本质是分立器件组装与先进系统级集成的区别，具体差异集中在以下环节：
芯片互连：传统光模块以引线键合为主；CPO 采用倒装焊、微凸块、混合键合等先进互连技术，互连密度、精度与难度更高，依赖高精度固晶机、倒装焊设备、混合键合机、X‑Ray检测等。
光学耦合：传统光模块是光纤与分立器件耦合，容差较大；CPO是光直接耦合进硅光波导中，分为边缘耦合与光栅耦合，对准精度到亚微米级，工艺复杂度更高，通常需要使用高精度六轴对准平台、专用主动对准设备。
封装与散热：传统光模块以TO、BOX、COB 封装为主，散热压力小；CPO 需与高性能ASIC共封装，热密度极高，通常需要配套微流道液冷、均热板、真空焊接等先进散热工艺与设备。
测试体系：传统光模块可分部件测试；CPO高度集成后只能在封装后整体测试，需要光电联合测试系统、高速电测+光测一体化，测试方案与设备均需重新开发。
可插拔光模块仍是未来5年的主流，大规模数据中心驱动行业向800G、1.6T等高速率产品升级。LightCounting预计未来5年，可插拔光模块将继续主导市场，2024-2029年可插拔光模块出货量的复合增长率将维持在22%，到2029年，全球光模块市场规模有望突破370亿美元。其中，800G光模块在2025年迎来需求高峰，全球出货量预计达1800-1990万只，同比翻倍；1.6T光模块2025年进入商用元年，全球需求预计达250-350万只。
CPO逐步走向商业化，有望接力800G、1.6T产品放量。LightCounting预计，CPO产品有望在2026至2027年开始规模上量，主要应用于超大型云服务商的数通短距场景。Lumentum 在2月4日的业绩交流会上表示，CPO当前聚焦 scale-out，公司新增数亿美元超高功率激光器订单，计划于2027年上半年出货，Q4 CPO营收预期约5000万美元。
三、投资建议
一方面，光模块是AI算力基建的核心赛道，下游持续增加对高速率可插拔光模块的资本开支，扩产以满足目前快速增长的需求，同时持续投入CPO等新技术路线的研发，打开远期空间，行业扩产周期以及技术迭代周期均利好设备。
另一方面，过去光模块生产线对人工依赖度较高，主要玩家产能出海是大趋势，为了提高海外产能的生产效率，自动化设备的需求持续增加，因此建议重点关注光模块设备行业。核心标的包括、、、、等。
四、风险提示
下游需求波动风险。行业高度依赖北美云厂商与AI算力资本开支，若AI商业化落地不及预期、云厂商资本开支下调，将直接导致光模块订单收缩，行业景气度回落，企业营收与利润承压。
技术迭代与路线选择风险。行业迭代速度快，800G/1.6T/3.2T 快速更替，CPO、硅光、LPO等新技术路线并存。若企业路线押注错误、产品迭代滞后，将导致竞争力下降。
客户集中与供应链依赖风险。高端光模块需求集中于少数海外云厂商，客户集中度高；同时高速率光模块所需的EML芯片、DSP电芯片、高端光器件等依赖进口，有供应链风险。
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