Appearance
CPO供应链入门
原文标题: CPO Supply Chain 101 来源: Jason's Chips
💡 核心观点
CPO（共封装光学）供应链从衬底到激光器到光学引擎，各环节均为物理线性产能，难以适应指数级需求增长。核心投资机会在于识别谁将受益于供不应求的涨价和放量：AXTI（InP衬底，产能扩张潜力）、Aixtron（MOCVD垄断）、Lumentum（高功率CW激光器主导）、Soitec（SOI晶圆垄断）和Tower Semi（硅光PIC代工领先）。CPO的实际大规模采用要到Feynman一代（2026年后），但量级将是巨大的，当前市场低估了其不可避免性和规模。
📖 中文全文
分析CPO供应链时，最重要的概念是指数级的力量。请不要告诉我们，因为我们将光学组件的产能翻倍，就一定会造成过度建设。这个指数级有两层含义。首先，我认为从长远来看，网络在物料清单中的占比将随着计算能力同步增长。在英伟达的财报中可以看到这一具体的价值转移，他们在计算方面未达预期，但在网络方面却大幅超出预期。这是一个相当简单的概念，我不明白为什么业界没有更广泛地讨论它。如果我们正在触及摩尔定律的极限，而传统的芯片尺寸只能做到那么大（抱歉，Cerebras），那么获得更强大计算单元的唯一方法就是将它们连接在一起。这意味着网络物料清单大致与链接：芯片（机架内）或链接：机架（数据中心内）成正比。根据图论，边的数量总是比节点的数量增长得更快。指数级的第二层是CPO替代铜缆本身的故事。在这一层中，还有三个子层。也就是说，我们可以将CPO的采用分为三个阶段，每个阶段CPO的用量都比前一阶段提高半个数量级。第零阶段是扩展（scale-out）CPO。实际上，这并不会为整个市场增加任何新的光学组件用量，但确实为CPO供应商增加了CPO用量。在第零阶段，扩展网络中连接交换机的光模块被CPO取代。虽然这有点令人困惑，因为这一阶段最早开始但进展最慢。这并不意味着光模块会突然消失。第一阶段是机架间扩展（inter-rack scale-up）CPO。这是将多个机架（通常是独立的扩展域，即软件视角中一个连贯的计算单元）用光学技术连接在一起，形成一个更大的扩展域。这体现在英伟达为Vera Rubin平台设计的NVL576 Oberon方案中。第二阶段是机架内扩展（intra-rack scale-up）CPO。在最后这个阶段，我们将拆除单个机架中的所有铜缆SerDes和互连，全部用CPO取代。可以想象，这是所有阶段中CPO用量最大的，但也非常遥远。Lumentum在OFC上展示的幻灯片描述了这一点。可以想象，他们非常兴奋。时间点也很重要。CPO不会像最乐观的多头想的那样很快实现。第一阶段扩展CPO的大批量出货要等到Feynman一代。尽管Rubin Ultra拥有NVL576 Oberon 8机架系统，但其出货量将远低于常规的Kyber NVL144和Oberon NVL72。当然，我一直是非常看多CPO的。那么我对此的立场是什么？我认为，市场对CPO的低估在于其不可避免性和巨大的量级。人们根本不明白一旦CPO真正开始放量，需要多大的用量。总之，我们来谈谈CPO所需的所有组件以及CPO供应链中不同的组件制造商。
目录 InP衬底 外延 激光器 光学引擎 结论 AXTI Aixtron Lumentum Coherent Soitec Tower Semi 我的排名（及持仓） SemiAnalysis赠品：第一个通过此帖子付费墙订阅的人将获得一个月的SemiAnalysis免费使用（发送至您的邮箱）。访问此内容即表示您承认并同意我们的条款和条件。本研究不构成财务建议。
InP衬底 InP是纯粹的激光原材料。铟+磷是一种III-V族化合物（以元素周期表列命名），具有直接带隙，这意味着它可以发光，而硅则不能。这种化学品非常难以制造。你必须提纯高纯度铟（99.99999%）和磷，然后将这种化合物生长成锭。生长这种东西非常困难。这不像内存，是一种大宗商品。你必须获得认证并开发专有工艺（如AXTI的VGF）。InP衬底是所有瓶颈的最终瓶颈。
Jason's Chips 什么是AXTI（以及为什么它在12个月内涨了80倍） AXTI是一家有趣的公司……阅读更多 16天前 · 30个赞 · 3条评论 · Jason's Chips
AXTI这个代表案例，实际上并不占据多数市场份额。他们只是第二名，大约占36%的份额，而住友电工占42%的份额。不过，我相信AXTI很快就会成为最大的玩家，因为他们拥有最可扩展的产能，能够通过棕地转换将砷化镓产能转化为磷化铟产能。与CPO的相关性很简单：CPO激光器是高功率连续波激光器，需要更大的谐振腔才能达到如此高的功率。这意味着芯片面积大得多，每个激光器吸收的InP衬底也多得多。然后这些激光器在三个阶段中呈指数级增长，每个阶段的含量增加半个数量级。如今，尽管完全没有CPO的放量，磷化铟已经如此紧张，以至于Lumentum在传统EML方面就已落后需求30%。看到问题了吗？这个市场的问题在于价格会上涨多少。AXTI目前远期2027年ARR的估值约为30倍，按任何传统标准来看都高得离谱。管理团队显然没有宣布任何疯狂的内存式涨价，但我们都清楚，他们最终会提高价格。市场显然已经折现了一定程度的涨价，但我们不知道会涨多少。多头认为平均售价会涨10倍，空头认为只会涨2倍。
外延 外延是下一层。为了将磷化铟衬底变成真正的激光器，必须执行一种称为外延的晶体生长工艺，先将其变成外延片。这是一个中间阶段。为此，你需要使用Aixtron的MOCVD（金属有机化学气相沉积）工具。Aixtron拥有一种称为行星反应器的专有工艺，可以批量处理这一过程。因此，Aixtron在这个市场上拥有绝对的垄断地位。他们声称“远高于90%的市场份额”，这只是委婉的说法。如果你想要Veeco的工具，就必须降低产量，因为你没有行星反应器。Aixtron是垄断者。你没有其他选择。然后是这些工具的购买者和实际进行外延的厂商。Lumentum和Coherent垂直整合了这一流程，但对于其他厂商，可以从IQE购买。他们是一家纯粹的外延片制造商。
激光器 外延片生长完成后，经过更传统的化合物半导体晶圆厂工艺——光刻和刻蚀——最终变成激光器。这纯粹是Lumentum和Coherent等激光制造商的领域。由于我们今天只关注磷化铟供应链（无论如何这构成了CPO的绝大多数），我们只考虑DFB激光器，而不考虑VCSEL。CPO激光器是高功率连续波激光器。这意味着它们有两个重要特征：
- 是连续波（而非EML）
- 是高功率（而非低功率） CW激光器就是一直保持开启的激光器。它产生连续的光流，就像灯泡或手电筒。CW激光器可以提供稳定的光束，然后在其他地方进行调制（将信号加载进去）。EML是激光器加上内置的光开关。EML代表电吸收调制激光器。激光器产生光，附带的调制器快速将光打开/关闭或调高/调低以编码数据。用于CPO的激光器还必须远离光学引擎，因为CPO字面意思是共封装光学，即光学器件与芯片封装在一起，而芯片温度很高，如果激光器紧挨着芯片，会过热并损坏。由于激光器距离很远，为了光能到达光学引擎，它需要承受大量的耦合损耗。因此，光的起始功率必须非常高。对于CPO，这通常意味着功率在400毫瓦范围内，而不是传统硅光子光模块中CW激光器的30到70毫瓦。激光器功率越高，制造难度越大。这些激光器必须在两个噪声指标上达到关键阈值：线宽和相对强度噪声（RIN）。这本质上是光的纯度。我不再详细讨论噪声指标，但如果你感兴趣，我在本文中有更多讨论。
Lumentum系列 | 第三部分：扩展CPO的起源 Jason's Chips · 3月23日 阅读全文
高功率CW激光器目前是一个几乎完全由Lumentum主导的市场。
光学引擎 CPO激光器是CW激光器，这意味着为了实际用它来传输信号而不仅仅是当手电筒，你需要外部的硅光子学组件来对光进行处理。光学引擎就是你在上面CPO图中看到的部分。它由一个光子集成电路（PIC）和一个电子集成电路（EIC）通过混合键合（使用类似台积电的COUPE技术）组成。EIC是标准的逻辑芯片。PIC是硅光芯片。实际上对光进行修改和调制的是硅光PIC，但当我们考虑CPO时，两者是封装在一起的。如果你想更深入了解硅光子，这里有篇文章。
Jason's Chips 简短随意的硅光子入门 硅光子确实很酷……阅读更多 2个月前 · 75个赞 · 2条评论 · Jason's Chips
制造光学引擎有三个步骤：
- 制造SOI晶圆
- 在代工厂制造PIC
- 将PIC与EIC混合键合
SOI代表绝缘体上硅。它基本上是一种硅三明治，用于在光波导中传播时约束光波。Soitec在这里是垄断者。他们控制着制造这些晶圆所需的大部分知识产权，他们称之为Smart Cut。就像磷化铟一样，这是一个非常困难的工艺。我在本文中更深入地讨论了这个话题。
Jason's Chips Soitec系列 | 第二部分：晶圆制造与Smart Cut护城河 我希望这是真实产品……阅读更多 2个月前 · 55个赞 · 3条评论 · Jason's Chips
Tower Semi是领先的硅光子学代工厂。
领先于竞争对手 Jason's Chips · 3月14日 阅读全文
Soitec提供起始晶圆，经过Tower Semi的专业代工制造工艺变成完整的PIC。他们在这方面做得最好。Globalfoundries和台积电也参与这个市场，但Tower CEO特别指出并引述说，他们拥有迄今为止最高的市场份额。当TD Cowen的Krish Sankar问Russell市场份额时，Russell说：“还有其他公司声称市场份额非常高。我完全看不出这怎么可能。” LOL。
最后，PIC和EIC需要混合键合形成光学引擎，这里领先的平台是台积电的COUPE。台积电在这一点上做得很聪明，他们要求PIC必须在台积电制造才能使用他们的COUPE封装。这样一来，客户就不得不在Tower Semi优越的PIC制造能力与台积电优越的EIC和封装能力之间做出选择。目前，COUPE已经赢得了英伟达CPO的放量。
结论 你从这里应该得到的要点是，CPO供应链的每一个环节（尤其是原材料）都是物理的、线性的。这里没有任何环节是为应对指数级需求而设计的。每个厂商都有产能限制。然而，精炼磷化铟衬底、制造MOCVD设备、生长外延片、制造激光器以及制造PIC，各有不同的产能动态：增加出货量的速度不同、资本密集度不同、可替代性也不同。通过从持续供应受限和指数级需求的角度理解这些动态，你可以识别出哪些公司会受益。下面我将给出我对AXTI、Aixtron、Lumentum、Coherent、Soitec和Tower Semi的看法，为它们提供营收构建/每股收益预测（对全行业单位出货量做相同假设），并根据我的观点和我持有的仓位分享我的个人排名。是的，你没听错。这是六个模型！我还会指出为什么AXTI仍然可能有最大的上涨空间，我是如何建模Aixtron在上次财报电话会议上爆出的重磅消息，为什么Coherent管理层的言论让我认为他们缺乏竞争力，以及Soitec/光学引擎与Lumentum/ELS之间一个非常有趣的（！！！）组件比例动态。