IP Intelligence Report · 2026
CPO 共封裝光學元件
技術景觀全景報告
Co-Packaged Optics（CPO）是下一代資料中心光互聯的核心技術。本報告基於全球 239 件核心專利、30 篇學術論文及多份產業報告，系統分析 CPO 的技術格局、競爭態勢與市場展望。
報告日期：2026年6月15日 ｜ Hiro IP Intelligence
目錄 Table of Contents
- 1執行摘要
- 2技術背景與定義
- 3專利景觀總覽
- 4申請趨勢分析
- 5申請人競爭格局
- 6全球地域布局
- 7技術分類圖譜
- 8技術演進時間線
- 9學術研究動態
- 10市場展望與產業動態
- 11核心技術挑戰
- 12戰略建議
1
執行摘要
239
全球核心專利總量
DOCDB同族去重 · 截至2026年6月
55.2%
近兩年申請佔比
2024–2025年爆發式增長
51.5%
專利仍在審查中
未來布局窗口尚未關閉
34.7%
市場CAGR預測
至2035年（DataM Intelligence）
爆發臨界點已到來
CPO專利申請在2024–2025兩年間激增，佔歷史累計總量的55%以上。AI算力基礎設施對高頻寬低功耗互聯的需求是主要驅動力，商業部署預計在2025–2026年全面展開。
格局尚未鎖定
51.5%的專利仍在審查中，意味著大量技術壁壘將在2026–2028年間陸續形成。現在是布局核心技術的最佳視窗，尤其在光耦合介面、散熱管理和玻璃基板等空白領域。
東亞力量崛起
中國（23.4%）加上台灣（12.6%）合計佔全球受理量的36%，已與美國（36.4%）並駕齊驅。中興以13件全球領跑，台積電的封裝技術布局是台灣高佔比的核心支撐。
光耦合是主戰場
IPC分類G02B6/42（光電耦合器件）以65件佔比27%遙遙領先，是整個技術棧中專利密度最高節點。光子IC與光纖之間精密耦合的工藝標準尚未統一，是競爭最激烈的核心。
研究前沿快速演進
30篇學術論文相關度均超過0.99，研究方向已從基礎光子集成向3.2Tb/s異構整合、玻璃基板CPO、FOWLP先進封裝光引擎等系統級方向演進。
市場規模快速擴張
市場預測CPO至2035年CAGR高達34.7%；800G光模組2025年出貨增長60%，CPO是下一波接棒者，在51.2T以上交換機將成主流，Intel、Broadcom、Cisco均已加速部署。
2
技術背景與定義
共封裝光學（Co-Packaged Optics，CPO） 是指將光學收發器（Optical Transceiver）與交換機ASIC（Switch ASIC）整合封裝在同一基板或同一封裝體內的技術架構。與傳統的可插拔光模組（Pluggable Optics）相比，CPO大幅縮短了電信號的傳輸距離，顯著降低了功耗與信號衰減，是下一代超高速資料中心網路互聯的核心解決方案。
🔷 應用場景 Application Layer
🔷 系統整合 System Integration
🔷 光引擎 Photonic Engine
🔷 光耦合介面 Coupling Interface（最高專利密度）
🔷 材料與製程 Materials & Process
CPO vs. 可插拔光模組 關鍵對比
| 維度 | 傳統可插拔（Pluggable） | 共封裝光學（CPO） |
|---|---|---|
| 安裝位置 | 機箱面板插槽 | 與Switch ASIC同基板封裝 |
| 電信號路徑 | SerDes長距銅線（高損耗） | 極短SerDes路徑（低損耗） |
| 整體功耗 | 基準（以1.0計） | 降低30–50% |
| 頻寬密度 | 受限於面板埠數 | 大幅提升（>10×） |
| 典型應用速率 | 400G / 800G | 800G / 1.6T / 3.2T |
| 維護靈活性 | 高（熱插拔） | 較低（整機維護） |
| 技術成熟度 | 量產成熟 | 2025–2026年商業部署起步 |
3
專利景觀總覽
239
DOCDB去重核心專利
檢索截至2026年6月
123
審查中（51.5%）
競爭窗口尚未關閉
56
已授權有效（23.4%）
現有技術壁壘基礎
33
PCT國際申請（13.8%）
多國布局意圖強烈
法律狀態分布
審查中佔主導，顯示賽道尚處成長初期
專利類型分布
發明專利（A/B）佔絕大多數，技術含量高
4
申請趨勢分析
CPO 專利年度申請量趨勢（2019–2026）
2021年起加速，2024–2025年爆發——兩年合計佔總量55.2%
各階段技術發展特徵
| 階段 | 時間 | 申請量 | 主要特徵 | 代表事件 |
|---|---|---|---|---|
| 萌芽期 | 2007–2019 | 5件 | 基礎光學封裝概念探索 | Marvell早期光電集成研究 |
| 成長期 | 2020–2021 | 26件 | CPO概念確立，系統架構專利 | 阿里巴巴CPO交換架構布局 |
| 加速期 | 2022–2023 | 66件 | 關鍵子技術全面布局 | OIF CPO標準工作組成立 |
| 爆發期 | 2024–2025 | 132件 | 全面系統化布局，AI驅動 | 800G/1.6T交換機商業化 |
5
申請人競爭格局
全球15家核心機構佔據CPO專利布局的主要份額，格局呈現「美國主導、中國追趕、台灣封裝卡位」的三足鼎立態勢。值得注意的是，Nubis Communications等初創公司同樣進入前十，反映光引擎模組設計領域仍有新進者空間。
主要申請人策略分析
| 機構 | 件數 | 類型 | 技術重點 | 策略特徵 |
|---|---|---|---|---|
| 中興通訊 | 13 | 中企 | CPO系統架構、光引擎整合 | 全面布局，網路設備廠強攻上游 |
| Ciena | 12 | 美企 | 光通信系統、光電供電 | 聚焦系統層，傳統光網路廠跨界 |
| Mellanox/NVIDIA | 10 | 美企 | 光引擎Chiplet、交換基板整合 | GPU+網路垂直整合，高算力互聯 |
| Corning | 8 | 美企 | 光纖連接器、玻璃基板 | 材料端卡位，提供關鍵基礎材料 |
| 台積電 TSMC | 8 | 台企 | 先進封裝、FOWLP、2.5D | 封裝製程壁壘，CPO不可或缺 |
| IBM | 7 | 美企 | 矽光子整合、異構封裝 | 研究型布局，技術前沿探索 |
| Cisco | 7 | 美企 | 資料中心交換、CPO系統 | 網路基礎設施主導廠商 |
| Intel | 6 | 美企 | 矽光子、光電共封 | IFS代工+光子技術雙軌布局 |
| Marvell | 6 | 美企 | Switch Chiplet、光引擎 | ASIC+光子深度融合 |
| 華為 | 5 | 中企 | 光通信系統、CPO方案 | 自主技術體系建構，替代方案 |
6
全球地域布局
受理局分布
美國主導，東亞合計達36%
各地區布局解讀
戰略差異分析
🇺🇸 美國 87件（36.4%）
主導地位明顯，以Intel、Cisco、IBM等科技巨頭為主，技術創新策源地。Nubis、Terramont等初創亦積極布局。
🇨🇳 中國 56件（23.4%）
中興（13件）領跑全球，華為（5件）跟進。中國近三年申請量急增，追趕速度顯著，且多為完整系統架構專利。
🌐 PCT 33件（13.8%）
PCT申請反映企業的多國保護意圖，占比13.8%顯示核心技術持有者積極推進全球布局。
🇹🇼 台灣 30件（12.6%）
佔比遠超市場體量，TSMC為代表的先進封裝製程是核心驅動力，扮演CPO不可替代的後段製程角色。
7
技術分類圖譜
IPC主分類分布（Top 10）
G02B6/42光電耦合以27.2%遙遙領先，是專利競爭最密集的核心戰場
六大技術叢集解析
🔷 光電耦合
G02B6/42 · 65件
最核心戰場，光纖與光子IC之間的精密介面，工藝標準尚未統一
最核心戰場，光纖與光子IC之間的精密介面，工藝標準尚未統一
🔷 光波導設計
G02B6/12·15件 / G02B6/13·7件
平面光波導與半導體波導，信號傳輸損耗控制
平面光波導與半導體波導，信號傳輸損耗控制
🔷 異構封裝
H01L25/16 · 7件
多芯片組件集成，TSMC/Intel等封裝廠核心技術
多芯片組件集成，TSMC/Intel等封裝廠核心技術
🔷 光通信系統
H04B10/40·7件 / H04Q11·7件
光收發系統架構與光交換網路設計
光收發系統架構與光交換網路設計
🔷 散熱管理
H05K7/20 · 4件
CPO功耗管理，件數少但為商業落地最大瓶頸
CPO功耗管理，件數少但為商業落地最大瓶頸
🔷 光調製器件
G02F1/035·2件 / H04B10/532·2件
Mach-Zehnder調製器，高速信號調製核心
Mach-Zehnder調製器，高速信號調製核心
8
技術演進時間線
2017–2019
矽光子封裝先行者 — Marvell申請光子收發器封裝結構專利（US10025046B2），奠定CPO早期技術基礎。SOI平台矽光子集成電路研究開始進入工業界視野。
2020
CPO概念正式進入產業 — Broadcom系公司申請「Co-packaged optics and transceiver」（US20200219865A1），CPO作為產品概念確立。OFC 2020多篇論文探討CPO可行性。
2021
系統架構多元化 — 阿里巴巴申請基於CPO的靈活交換解決方案（US11336376B1）；Marvell推出光引擎Chiplet概念（US11178473B1）；申請量從7件躍升至19件，同比增長171%。
2022
關鍵子技術全面布局 — 申請量達34件，達到此前歷史最高。OIF成立CPO工作組推動標準化。光耦合介面、熱管理、光纖連接等子技術開始被系統性布局。中興、Ciena等大規模入場。
2023
異構整合技術突破 — 3.2Tb/s異構光子集成電路CPO論文發表；玻璃基板技術（Corning）開始受到重視；TSMC的COWOS/FOWLP封裝技術引入光子整合。
2024
爆發元年 — 申請量達57件，較前年增長78%。大語言模型算力需求爆炸性增長，AI資料中心成為CPO主要驅動力。1.6Tbps矽光子集成電路論文發表；FOWLP光引擎實用化。
2025
商業部署元年 — 申請量已達75件（截至6月仍持續增加）；Intel、Broadcom、Cisco宣布CPO產品路線圖；800G optics出貨增長60%；CPO商業部署正式開始起步。
2026–2028 預測
技術標準化與規模商用 — 大量審查中專利（123件）將陸續授權，技術壁壘成型；51.2T交換機CPO成主流；市場規模快速擴張；中國廠商競爭加劇。
9
學術研究動態
基於語義搜索獲取30篇高度相關學術論文（相關度均>0.99），研究集中在OFC、ECOC、IEEE等頂級光通信學術會議，反映CPO已成為學術界最熱門的研究方向之一。
🔬 六大核心研究方向
矽光子集成電路設計與製造
51.2T+ 高密度CPO集成
3D封裝與FOWLP光引擎
玻璃基板光電共封平台
光機械可靠性與熱管理
低成本MT光纖連接技術
📊 研究前沿速率演進
代表性學術論文（前15篇）
| # | 論文標題 | 相關度 |
|---|---|---|
| 1 | Silicon photonic integrated circuit for co-packaging with switch ASIC | 99.997% |
| 2 | High Density Integration of Silicon Photonic Chiplets for 51.2T Co-packaged Optics | 99.997% |
| 3 | Co-Packaged Optics – Heterogeneous Integration of Chiplets (Switch, Photonic IC, and Electronic IC) | 99.997% |
| 4 | 1.6Tbps Silicon Photonics Integrated Circuit for Co-Packaged Optical-IO Switch Applications | 99.995% |
| 5 | Advanced 3D Packaging of 3.2Tbs Optical Engine for Co-packaged Optics (CPO) in Hyperscale Data Center | 99.991% |
| 6 | 1.6 Tbps FOWLP-Based Silicon Photonic Engine for Co-Packaged Optics | 99.991% |
| 7 | Optoelectronic Glass Substrates for Co-packaging of Optics and ASICs | 99.991% |
| 8 | 3.2Tb/s Heterogeneous Photonic Integrated Circuit Chip in a Co-Packaged Optics Configuration | 99.986% |
| 9 | Co-packaged datacenter optics: Opportunities and challenges | 99.985% |
| 10 | VCSEL-based ultra-compact optical transceiver for co-packaged optics | 99.980% |
| 11 | Beyond CPO: A Motivation and Approach for Bringing Optics Onto the Silicon Interposer | 99.978% |
| 12 | Heterogeneous Integration Technology Drives the Evolution of Co-Packaged Optics | 99.975% |
| 13 | Glass Substrate for Co-Packaged Optics | 99.973% |
| 14 | Co-Packaged Photonics For High Performance Computing: Status, Challenges And Opportunities | 99.972% |
| 15 | Thermomechanical and Compression Analyses for Large-Scale Co-Packaged Optics (CPO) Assembly | 99.960% |
10
市場展望與產業動態
34.7%
CPO市場CAGR
至2035年（DataM Intelligence）
60%
800G光模組出貨增速
2025年（Cignal AI）
2025
CPO商業部署起步
Intel/Broadcom/Cisco路線圖
51.2T
CPO主流應用門檻
交換機頻寬級別
主要廠商產品路線圖
| 廠商 | CPO進展 | 目標速率 |
|---|---|---|
| Broadcom | Tomahawk 5交換芯片CPO版本 | 51.2T |
| Marvell | Teralynx系列CPO整合 | 51.2T |
| Intel | IFS光子製程+CPO封裝 | 3.2T/port |
| Cisco/Acacia | Silicon One + CPO光引擎 | 51.2T+ |
| NVIDIA | Spectrum-X CPO互聯 | 800G×64 |
| 中興通訊 | 自研CPO交換解決方案 | 51.2T |
產業生態關鍵角色
Switch ASIC供應商
Broadcom、Marvell、Intel、思科
矽光子PIC供應商
Intel、Ciena、Acacia、Nubis、中興
先進封裝廠商
TSMC（CoWoS/SoIC）、ASE、Amkor
光纖/連接器供應商
Corning、US Conec、Molex
超大規模資料中心客戶
Amazon AWS、Microsoft Azure、Google、Meta
11
核心技術挑戰
⚠️ 一、散熱管理（最大挑戰）
光引擎與高發熱Switch ASIC共封，熱累積問題嚴峻。典型CPO組合功耗可達300–400W，需精密液冷或微流道散熱方案。目前H05K7/20散熱相關專利僅4件，是顯著的技術空白。
⚠️ 二、光學對準與耦合精度
光纖陣列與光子IC的被動對準容差僅±0.5µm，量產良率挑戰極大。雖然G02B6/42有65件專利，但多數涉及結構設計，自動對準量產方案的專利布局相對薄弱。
⚠️ 三、可維護性與可靠性
CPO一旦封裝完成，光模組不可熱插拔更換，降低了現場維護靈活性。需要在板級可靠性（JEDEC標準）和光機械應力方面建立新的測試規範。
⚠️ 四、光源整合（光源問題）
矽基光子平台無法直接集成激光光源（間接帶隙），需異構鍵合InP/GaAs激光器或外部光源輸入。激光器的壽命和可靠性是CPO系統生命週期的關鍵限制因素。
⚠️ 五、標準化缺位
OIF CPO工作組雖已成立，但CPO的機械介面、電氣介面、光纖介面標準尚未成熟統一。標準缺位導致各廠商私有方案林立，客戶採購決策困難，抑制市場規模化速度。
⚠️ 六、供應鏈整合複雜度
CPO需要Switch ASIC廠、光子IC廠、封裝廠、光纖廠深度協同，供應鏈整合難度遠高於傳統可插拔方案。目前沒有任何一家廠商能獨立完成全部環節，生態系統建構是核心挑戰。
12
戰略建議
基於以上全景分析，針對不同角色提出差異化策略建議，核心原則是：在格局尚未鎖定的視窗期，快速建立技術壁壘與生態位。
📋 策略一：聚焦技術空白，搶佔未開發陣地
散熱管理（H05K7/20）僅4件、自動光纖對準量產化、可靠性測試規範等領域仍是顯著的專利空白。建議立即啟動針對性的專利佈局計劃，尤其是液冷/微流道散熱方案、被動光學對準容差放大技術。這些是CPO商業化的必解難題，先入者將獲得不對稱的談判籌碼。
📋 策略二：深度監控審查中專利，預判競爭格局
目前123件（51.5%）審利仍在審查中，其中不乏Ciena（12件）、中興（13件）的核心申請。建議每季度追蹤這批專利的審查進展，特別關注G02B6/42光耦合介面和H01L25/16異構封裝領域的授權動態。一旦核心專利授權，應立即評估FTO風險並準備應對方案。
📋 策略三：布局玻璃基板與FOWLP新興技術
學術研究顯示玻璃基板CPO（Corning主推）和FOWLP光引擎是下一代技術路線，但相關專利申請仍處早期。這是後發企業實現彎道超車的視窗——玻璃基板的低熱膨脹係數、低介電損耗為CPO提供理想的基礎平台，且供應鏈相對開放。
📋 策略四：構建生態聯盟，彌補單一廠商能力邊界
沒有任何廠商能獨立覆蓋CPO的全部技術棧。建議根據自身定位（ASIC廠/光子廠/封裝廠/光纖廠），主動識別互補型合作夥伴，通過交叉授權、合資研發、OEM合作等方式建立護城河。參與OIF、IEEE 802.3等標準組織也是鎖定技術話語權的有效手段。
📋 策略五（針對中國廠商）：加速自主技術體系建構
中興在全球領跑但技術依賴風險仍存，華為受制裁壓力下自研需求更為迫切。建議重點攻關矽光子製程平台（目前依賴台積電/GlobalFoundries）、InP激光器異構鍵合技術、以及本土光纖連接器精密加工能力，構建完整可控的技術供應鏈。
📌 核心結論
CPO正處於從實驗室走向大規模商業化的臨界點。2025–2028年是技術壁壘形成的決定性三年——大量在審專利將陸續授權，光耦合介面、散熱管理、玻璃基板等關鍵子技術的標準格局將在這一時期基本確立。無論是選擇主動布局還是被動應對，現在都是作出決策的最佳視窗。等到技術壁壘完全成型後，再試圖進入將面臨更高的技術和法律代價。