세계의 공동 패키징 광학(CPO) 시장은 전환점에 서 있으며, 향후 10년간 데이터 센터 상호 연결 아키텍처를 근본적으로 변화시킬 준비가 되어 있습니다. 특히 대규모 언어 모델과 생성형 AI를 중심으로 한 인공지능 워크로드의 폭발적 성장에 힘입어, CPO 기술은 기존 플러그형 광학 모듈로는 더 이상 극복할 수 없는 대역폭, 전력 소비 및 지연 시간의 핵심 병목 현상을 해결합니다.
공동 패키징 광학는 광 트랜시버를 동일한 패키지 내의 스위치 ASIC 또는 프로세서와 직접 통합하여 컴퓨팅 실리콘과 광 변환 사이의 전기적 경로를 획기적으로 단축합니다. 이러한 아키텍처 전환은 플러그형 모듈의 비트당 약 15피코줄(pJ)이던 전력 소비를 비트당 약 5피코줄로 줄이며, 향후 비트당 1피코줄 미만으로 감소할 전망입니다. 이 기술은 또한 패키지 엣지에서 훨씬 더 높은 대역폭 밀도를 가능하게 하여, 초당 51.2테라비트 이상의 속도로 작동하는 차세대 스위치에 필수적입니다.
시장은 주로 두 가지 용도 부문으로 나뉩니다. 스케일아웃(scale-out)과 스케일업(scale-up) 네트워크입니다. 스케일아웃 애플리케이션은 이더넷 또는 인피니밴드 프로토콜을 사용하는 전통적인 데이터 센터 스위칭 패브릭을 포함하며, 시설 전체에 걸쳐 랙과 클러스터를 연결합니다. 스케일업 애플리케이션은 AI 훈련 클러스터 내 GPU 간 및 가속기 상호연결을 대상으로 하며, NVIDIA의 NVLink와 같은 구리 기반 솔루션을 광학 대안으로 대체하여 우수한 도달 거리, 대역폭 및 전력 효율성을 제공합니다. 초기 CPO 전개는 스케일업 AI 네트워크를 대상으로 한 후 더 광범위한 스케일아웃 인프라로 확장될 것으로 예상됩니다.
NVIDIA가 GTC 2025에서 발표한 Spectrum-X/Quantum-X 실리콘 포토닉스 스위치는 업계에 있어 획기적인 순간이 되었습니다. 이는 주요 AI 인프라 제공업체가 CPO 기술에 전적으로 집중하고 있음을 보여줍니다. 이러한 스위치는 TSMC의 System on Integrated Chips(SoIC) 기술과 3D 하이브리드 본딩을 활용하여 전례 없는 집적 밀도를 실현하고 있습니다. 주요 스위치 ASIC 공급업체인 Broadcom은 여러 패키징 포토닉스 파트너와 협력하는 개방형 생태계 접근 방식을 강조하는 Bailly CPO 플랫폼의 보완 전략을 추진하고 있습니다.
CPO 공급망은 포토닉 집적 회로 설계, 레이저 소스, 전자 인터페이스 회로, 첨단 패키징, 광학 정렬, 시스템 통합에 이르기까지 반도체 산업에서 가장 복잡한 생태계 중 하나를 구성합니다. TSMC는 선도적인 로직 공정과 CoWoS 및 COUPE를 포함한 첨단 패키징 플랫폼을 제공하며 광전자 칩렛의 긴밀한 통합을 가능케 하는 핵심 플레이어로 부상했습니다. 광학 조립 및 테스트 분야에서는 여전히 중요한 병목 현상이 존재하는데, 서브마이크론 정렬 허용오차와 특수 장비가 제조상의 과제를 야기하고 있으며 업계는 이를 해결하기 위해 적극적으로 노력 중입니다.
업계가 직면한 주요 기술 결정 사항으로는 2.5D와 3D 통합 방식 선택, 외부 레이저 소스 대 내장형 레이저 소스, 광섬유 부착 방식으로서의 엣지 커플링 대 그레이팅 커플링 등이 있습니다. 대부분의 선도적 구현 사례는 온도에 민감한 레이저를 발열 ASIC과 분리하여 신뢰성을 높이고 중복성을 가능하게 하는 외부 레이저 소스 아키텍처로 수렴하고 있습니다. 차세대 광학 엔진에 필요한 상호 연결 밀도를 달성하기 위해 하이브리드 본딩 기술이 점점 더 선호되고 있습니다.
AWS, Microsoft Azure, Google, Meta 등 하이퍼스케일 클라우드 제공업체들이 주요 수요 촉진요인으로, 그들의 대규모 AI 인프라 투자가 CPO 솔루션에 대한 긴급한 요구를 창출하고 있습니다. 이들 기업은 데이터 센터 인프라에 연간 수백억 달러를 공동 투자하며, 2026-2027년부터 전개를 목표로 CPO 기술을 적극적으로 평가하거나 개발 중입니다.
이 보고서는 세계의 CPO(공동 패키징 광학) 시장에 대한 조사 분석을 통해 이 혁신적인 기술이 AI와 머신러닝 워크로드의 전례없는 대역폭 요구 사항을 충족하기 위해 데이터센터 상호 연결 아키텍처를 재구성하는 방법을 확인합니다.
프로파일에 포함된 기업
Alphawave Semi
AMD
Amkor Technology
ASE Holdings
Astera Labs
Avicena
AXT
Ayar Labs
Broadcom
CEA-Leti
Celestial AI
Cisco
Coherent
Corning
Credo
DenseLight
EFFECT Photonics
EVG
Fabrinet
FOCI(Fiber Optical Communication Inc.)
FormFactor
Foxconn
GlobalFoundries
Henkel
Hewlett Packard Enterprise
imec
Intel
JCET Group
Lightmatter
LioniX International
Lumentum
MACOM
Marvell
MediaTek
Molex
Nubis Communications
NVIDIA
OpenLight
Ranovus
Rockley Photonics
Samtec
Scintil Photonics
등
목차
제1장 주요 요약
보고서의 개요와 주요 조사 결과
시장 정의와 범위
주요 시장 성장 촉진요인과 억제요인
최신 고성능 AI 데이터센터 아키텍처
스위치 : 현대 데이터센터의 주요 컴포넌트
스위치 IC 대역폭 발전과 CPO 기술의 필요성
데이터센터 아키텍처의 주요 과제 개요
하이 엔드 데이터센터에서 광트랜시버의 주요 동향
설계 판단 : CPO와 빼고 꽂는 식의 비교
광학 엔진(OE)이란?
이종 통합과 공동 패키징 광학
반도체 패키징의 상호 접속 기술 개요
주요 CPO 용도 : 네트워크 스위치 및 컴퓨팅 광 I/O
고급 상호 연결 기술을 통한 EIC/PIC 통합
2D에서 3D로 EIC/PIC 통합 옵션
EIC/PIC에 이용하는 각 패키징 기술의 벤치마크
3D 광학 엔진과 IC의 패키징 예시
CPO XPU/스위치 ASIC 패키지 구조 유형
CPO 기술 과제와 미래 가능성
NVIDIA vs. Broadcom : AI 인프라와 CPO의 전략 비교
현재의 AI 시스템 아키텍처
미래의 AI 아키텍처
시장 예측
공동 패키징 광학(CPO) 산업 생태계
제2장 미래의 AI 시스템의 과제와 솔루션
대규모 언어 모델(LLM)의 부상과 과제
스케일업, 스케일아웃 및 스케일어크로스 네트워크
하이엔드 데이터 센터용 네트워크 스위치 상호 연결의 과제
하이엔드 데이터 센터용 컴퓨트 스위치 상호 연결(광학 I/O)의 과제
하이엔드 데이터센터의 미래 AI 시스템
제3장 공동 패키징 광학(CPO)의 소개
포토닉 집적 회로(PIC)의 주요 개념
광학 엔진(OE)
공동 패키징 광학
CPO 규격
제4장 공동 패키징 광학(CPO) 패키징
CPO 패키징의 소개
2.5D와 3D 첨단 반도체 패키징 기술의 개요와 개발 로드맵
2.5D 실리콘 기반 패키징 기술
2.5D 유기 기반 패키징 기술
2.5D 유리 기반 패키징 기술
3D 첨단 반도체 패키징 기술
CPO 패키징 : EIC와 PIC의 통합
EIC/PIC 통합용 TSV
EIC/PIC 통합용 팬아웃
유리 기반 CPO 패키징 기술
EIC/PIC 통합용 하이브리드 본딩
광학 엔진과 ASIC/XPU의 시스템 통합
미래의 3D-CPO 구조
광학 얼라인먼트와 레이저 통합
파이버 어레이 유닛(FAU)
CPO의 기타 광학 부품 공급업체
레이저 통합
제5장 공동 패키징 광학 시장 분석
CPO 시장 정의와 범위
CPO 시장 규모와 성장 예측
스위치 CPO 시장 분석
XPU 광 I/O 시장 분석
CPO 가격 설정 및 비용 분석
지역 시장 역학
총 잠재 시장(TAM) 분석
시장 예측 : 컴포넌트별
시장 예측 : 기술 세대별
시장 성장 억제요인과 장벽
채택 곡선 분석
채택 촉진요인과 억제요인
경쟁 구도의 진화
시나리오 분석
제6장 데이터 통신의 세계 시장 동향
데이터 통신 시장 역학 소개
응용 동향
기술 동향
제7장 시장 전망
스케일아웃 전망
스케일업 전망
고밀도 커넥터
새로운 공급망 역학
타사 공급업체 및 시스템 통합 사업자
제8장 기업 프로파일(61개사 프로파일)
제9장 부록
제10장 참고문헌
HBR
영문 목차
영문목차
The global co-packaged optics (CPO) market stands at an inflection point, poised to fundamentally transform data center interconnect architecture over the coming decade. Driven primarily by the explosive growth of artificial intelligence workloads, particularly large language models and generative AI, CPO technology addresses critical bottlenecks in bandwidth, power consumption, and latency that conventional pluggable optical modules can no longer overcome.
Co-packaged optics integrates optical transceivers directly with switch ASICs or processors within the same package, dramatically shortening the electrical path between computing silicon and optical conversion. This architectural shift reduces power consumption from approximately 15 picojoules per bit with pluggable modules to around 5 picojoules per bit, with a projected path to below 1 picojoule per bit. The technology also enables significantly higher bandwidth density at the package edge, essential for next-generation switches operating at 51.2 terabits per second and beyond.
The market divides into two primary application segments: scale-out and scale-up networks. Scale-out applications encompass traditional data center switching fabrics using Ethernet or InfiniBand protocols, connecting racks and clusters across the facility. Scale-up applications target GPU-to-GPU and accelerator interconnects within AI training clusters, replacing copper-based solutions like NVIDIA's NVLink with optical alternatives that offer superior reach, bandwidth, and power efficiency. Initial CPO deployments are expected to target scale-up AI networks before expanding to broader scale-out infrastructure.
NVIDIA's announcement of Spectrum-X and Quantum-X silicon photonics switches at GTC 2025 marked a watershed moment for the industry, signaling that the dominant AI infrastructure provider is fully committed to CPO technology. These switches leverage TSMC's System on Integrated Chips (SoIC) technology with 3D hybrid bonding to achieve unprecedented integration density. Broadcom, the leading switch ASIC supplier, has pursued a complementary strategy with its Bailly CPO platform, emphasizing an open ecosystem approach that works with multiple packaging and photonics partners.
The CPO supply chain represents one of the semiconductor industry's most complex ecosystems, spanning photonic integrated circuit design, laser sources, electronic interface circuits, advanced packaging, optical alignment, and system integration. TSMC has emerged as a central player, providing both leading-edge logic processes and advanced packaging platforms including CoWoS and COUPE that enable tight integration of photonic and electronic chiplets. Critical bottlenecks remain in optical assembly and testing, where sub-micron alignment tolerances and specialized equipment create manufacturing challenges that the industry is actively working to resolve.
Key technology decisions facing the industry include the choice between 2.5D and 3D integration approaches, external versus integrated laser sources, and edge coupling versus grating coupling for fiber attachment. Most leading implementations have converged on external laser source architectures that keep temperature-sensitive lasers separate from heat-generating ASICs, improving reliability and enabling redundancy. Hybrid bonding technology is increasingly favored for achieving the interconnect density required for next-generation optical engines.
Hyperscale cloud providers including AWS, Microsoft Azure, Google, and Meta represent the primary demand drivers, with their massive AI infrastructure investments creating urgent requirements for CPO solutions. These companies collectively invest tens of billions of dollars annually in data center infrastructure and are actively evaluating or developing CPO technology for deployment beginning in 2026-2027.
The competitive landscape features established semiconductor giants alongside well-funded startups. Companies like Ayar Labs, Lightmatter, and Celestial AI are pioneering novel architectures including 3D photonic interposers and photonic fabric technologies that may reshape the market. Meanwhile, traditional optical component suppliers including Lumentum, Coherent, and Marvell are adapting their portfolios for CPO applications. As AI model sizes continue growing exponentially and data center power constraints tighten, CPO technology offers a compelling solution to interconnect challenges that will only intensify. The technology's ability to deliver higher bandwidth at lower power positions it as essential infrastructure for the AI era.
"The Global Co-Packaged Optics Market 2026-2036" delivers comprehensive analysis of the rapidly emerging CPO industry, examining how this transformative technology is reshaping data centre interconnect architecture to meet the unprecedented bandwidth demands of artificial intelligence and machine learning workloads. As hyperscale operators and AI infrastructure providers confront critical limitations in power consumption, latency, and bandwidth density with conventional pluggable optical modules, co-packaged optics has emerged as the definitive next-generation solution, integrating optical transceivers directly with switch ASICs and accelerators to achieve dramatic improvements in performance and efficiency.
This authoritative report provides semiconductor industry professionals, investors, data centre operators, and technology strategists with detailed market forecasts projecting CPO growth from nascent commercial deployments through mass adoption, with granular segmentation by application (scale-out networking and scale-up AI interconnects), integration technology (2D, 2.5D, and 3D packaging), and end-use sector. The research examines the complete CPO value chain, from photonic integrated circuit design and laser sources through advanced semiconductor packaging and system integration, identifying critical bottlenecks, emerging solutions, and strategic opportunities across each segment.
Drawing on extensive primary research including interviews with industry leaders across the CPO ecosystem, the report delivers actionable intelligence on technology roadmaps from dominant players including NVIDIA and Broadcom, evaluates competing packaging approaches from leading OSATs and foundries, and assesses the readiness of hyperscale customers to deploy CPO at scale. Detailed company profiles provide strategic analysis of 55 organisations actively shaping the CPO landscape, while comprehensive benchmarking enables direct comparison of competing technologies, products, and ecosystem strategies.
Report contents include:
Market Analysis and Forecasts
Ten-year market forecasts (2026-2036) for total CPO market size and revenue
Optical I/O for AI interconnect unit shipment and revenue projections
CPO network switch unit shipment and market size forecasts
Server board, CPU, and GPU/accelerator demand forecasts driving CPO adoption
Segmentation by EIC/PIC integration technology and packaging approach
Regional analysis and adoption timeline projections
Technology Analysis
Comprehensive examination of photonic integrated circuit (PIC) architectures and silicon photonics
Optical engine design principles, components, and performance benchmarks
Detailed analysis of 2D, 2.5D, and 3D EIC/PIC integration approaches
Through-silicon via (TSV), fan-out, glass-based, and hybrid bonding packaging technologies
Fiber array unit (FAU) alignment challenges and solutions
Laser integration methods including external laser source architectures
Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe) implications for CPO
Application Analysis
Scale-out network switch CPO for Ethernet and InfiniBand fabrics
Scale-up optical I/O for GPU-to-GPU and AI accelerator interconnects
Comparison of CPO, pluggable optics, and copper interconnect approaches
Power efficiency analysis: CPO vs. pluggable vs. copper (pJ/bit benchmarks)
Latency performance comparisons across interconnect technologies
Migration roadmaps from copper to optical in AI infrastructure
Industry and Supply Chain Intelligence
Complete CPO industrial ecosystem mapping across ten value chain segments