在信息技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，數(shù)據(jù)的傳輸與處理需求呈爆炸式增長。無論是數(shù)據(jù)中心的海量數(shù)據(jù)交換，還是人工智能、高性能計(jì)算等領(lǐng)域?qū)Ω咚?、低延遲數(shù)據(jù)傳輸的嚴(yán)苛要求，都促使光通信技術(shù)不斷向前演進(jìn)。在這一進(jìn)程中，CPO(Co-Packaged Optics，光電共封裝)技術(shù)嶄露頭角，被廣泛認(rèn)為是光模塊發(fā)展的未來方向。

一、突破物理極限，應(yīng)對(duì)高速率挑戰(zhàn)

隨著數(shù)據(jù)量的急劇增加，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率不斷攀升。從早期的低速率逐步邁向 102.4T 時(shí)代，傳統(tǒng)的板上銅互連面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。SerDes 速率從 56G/112G 發(fā)展到 200G PAM4，在主板和背板上，長走線帶來的頻率相關(guān)損耗、串?dāng)_與反射問題愈發(fā)嚴(yán)重。為解決這些問題，需要采用更激進(jìn)的均衡和重定時(shí)器技術(shù)，但這又導(dǎo)致功耗與延遲迅速上升。

CPO 技術(shù)則另辟蹊徑，將光模塊的位置更靠近交換 ASIC 芯片。通過這種方式，能夠用 XSR/USR(超短距)電接口替代長距主機(jī)接口，極大地降低了電口損耗與功耗。OIF(光互連論壇)發(fā)布的 3.2Tb/s CPO 模塊 IA，明確采用 CEI-112G-XSR 等短距電接口做主機(jī)側(cè)規(guī)范，為 51.2T 級(jí)交換系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。從物理層面上，CPO 技術(shù)有效地突破了傳統(tǒng)銅互連在高速率下的性能瓶頸，為數(shù)據(jù)的高速、高效傳輸提供了可能。

二、優(yōu)化體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效互連

CPO 的體系結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的優(yōu)勢，它將若干光學(xué)引擎(OE)圍繞交換 ASIC 封裝在同一基板 / 載板上。這種設(shè)計(jì)使得芯片到 OE 的電互連距離僅為毫米級(jí)，與傳統(tǒng)主板走線相比，大大縮短。光在封裝邊緣通過 MT/FA 等陣列耦合至纖束，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)的高效傳輸。OIF 的 CPO 3.2T 模塊 IA 給出了電 - 光 - 機(jī)械邊界、管理接口與互操作要求，為整個(gè)供應(yīng)鏈的協(xié)作提供了統(tǒng)一的 “接口面”，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。

此外，為提升可靠性與可維護(hù)性，CPO 常采用外置激光(ELS/ELSFP)。激光器并不在 OE 內(nèi)，而是做成面板可插拔的小型模塊(ELSFP)，通過光纖把泵浦 / 載波引入 OE。OIF 已發(fā)布 ELSFP IA，并且像 TE 等廠商也已量產(chǎn)相應(yīng)器件，且這些產(chǎn)品已面向 102.4T 級(jí) CPO 系統(tǒng)，進(jìn)一步完善了 CPO 的體系結(jié)構(gòu)。

三、帶來可量化收益，降低成本提升性能

(一)功耗與成本降低

CPO 技術(shù)通過把 SerDes 工作點(diǎn)移到 XSR/USR 區(qū)間并縮短電通道，能夠顯著降低重定時(shí)和均衡開銷。眾多廠商的公開資料都強(qiáng)調(diào)了 CPO 可降低系統(tǒng)每比特功耗與成本這一關(guān)鍵賣點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，以數(shù)據(jù)中心為例，降低功耗不僅能夠減少能源消耗，降低運(yùn)營成本，還能減少散熱需求，進(jìn)一步降低基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護(hù)成本。

(二)帶寬密度與總吞吐提升

在 51.2T 乃至 102.4T 交換機(jī)中，需要在單機(jī)箱上提供 64×800G 或 128×400G 級(jí)別端口。CPO 技術(shù)通過 “近芯片光口 + 外置激光 + 高密纖束” 的組合方式，在可行的機(jī)箱熱 / 面板空間限制內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了更高的端口密度與更短的電通道。這意味著能夠在有限的空間內(nèi)，支持更多高速端口的部署，極大地提升了交換機(jī)的總吞吐能力，滿足了數(shù)據(jù)中心等對(duì)大規(guī)模高速數(shù)據(jù)交換的需求。

(三)路線可持續(xù)性

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，從 800G 向 1.6T、3.2T 演進(jìn)過程中，傳統(tǒng)面板可插拔方式面臨著更高功耗與更復(fù)雜散熱的難題。即便如 OSFP-XD 等技術(shù)通過擴(kuò)展電氣通道來提升面板密度，但也只是將問題的爆發(fā)時(shí)間推遲。而 CPO 技術(shù)將難點(diǎn)轉(zhuǎn)化為封裝與耦合問題，從長期來看，更符合 “光靠近算力、銅只做極短距” 的系統(tǒng)發(fā)展趨勢，具有更好的技術(shù)路線可持續(xù)性。

四、攻克工程挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)協(xié)同推進(jìn)

(一)可維護(hù)性與可替換性挑戰(zhàn)

與傳統(tǒng)可插拔光模塊壞了可直接更換不同，CPO 的光引擎與 ASIC 共封，不宜隨意替換。為解決這一問題，產(chǎn)業(yè)采用了外置激光(ELSFP)+ 模塊化纖束 + 端到端健康監(jiān)控(CMIS 擴(kuò)展 / OIF 管理接口)的方案。將最易老化 / 失效的激光做成前面板可插拔件，通過模塊化設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保在維護(hù)過程中能夠準(zhǔn)確、高效地定位和解決問題。

(二)制造良率與測試覆蓋挑戰(zhàn)

CPO 將 “高熱密度 ASIC + 精密光學(xué)” 放在同一版圖，使得良率與最終測試(光學(xué) / 電學(xué) / 熱)復(fù)雜度大幅提高。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，OIF 的分層 IA(CPO 模塊 + ELSFP + 框架)明確了電 - 光 - 機(jī)械接口與測試邊界，便于分段集成與 ATE / 系統(tǒng)化測試。頭部芯片與硅光廠商已公開展示 25.6T/51.2T CPO 原型與 SVK 平臺(tái)，逐步推進(jìn)工程化，不斷提升制造工藝和測試水平，以提高 CPO 產(chǎn)品的良率和可靠性。

(三)生態(tài)成熟度與量產(chǎn)時(shí)序挑戰(zhàn)

過去兩年，交換 / 加速器廠商相繼將 CPO 納入路線圖。NVIDIA 在 2025 年的技術(shù)路線披露中，提出 2026 年起在下一代 AI 數(shù)據(jù)中心采用硅光與 CPO 來突破銅纜與可插拔的極限;AMD 收購 Enosemi 補(bǔ)齊光子能力直指 CPO/HPC 互連。眾多行業(yè)巨頭的參與和推動(dòng)，加速了 CPO 生態(tài)的成熟。隨著技術(shù)的逐步完善和產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，CPO 的量產(chǎn)時(shí)序也逐漸清晰，為其大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

五、與傳統(tǒng)光模塊的關(guān)系：取舍與共存

在當(dāng)前的光通信市場中，傳統(tǒng)可插拔光模塊(如 OSFP-XD/LPO)仍占據(jù)主流地位。它們?cè)谥鳈C(jī)電接口方面，采用 112G/224G LR/MR(長板線 / 背板)，適用于一些對(duì)傳輸距離有要求的場景;在面板密度方面，1.6T/3.2T 方向仍有一定可行性，但隨著速率提升，功耗和散熱問題逐漸緊張;單端口功耗相對(duì)較高，因?yàn)槟K內(nèi) SerDes / 驅(qū)動(dòng) / 均衡較多;不過，其插拔友好的特性使得維護(hù)十分方便，且量產(chǎn)成熟度高，是當(dāng)下市場的首選。

而 CPO 技術(shù)在主機(jī)電接口采用 112G/224G XSR/USR(毫米級(jí))，大大縮短了傳輸距離，降低了功耗;面板只走光纖 / ELSFP，更利于密度與熱管理;系統(tǒng)每比特功耗更低，在高性能計(jì)算、AI 數(shù)據(jù)中心等對(duì)帶寬、功耗和延遲要求極高的場景中具有明顯優(yōu)勢。雖然其維護(hù)需要借助 ELSFP 等手段提升可維護(hù)性，且目前量產(chǎn)成熟度相對(duì)較低，但面向 51.2T→102.4T + 的新架構(gòu)，發(fā)展?jié)摿薮?。在未來的一段時(shí)間內(nèi)，兩者將根據(jù)不同的應(yīng)用場景需求，共同存在于光通信市場，為不同的用戶提供合適的解決方案。

六、CPO 成為未來趨勢的有力支撐

(一)有標(biāo)準(zhǔn)可依

OIF 已完成 CPO 3.2T 模塊 IA 與 ELSFP IA，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。這使得不同廠商之間的產(chǎn)品具有更好的互操作性，避免了 “各玩各的 Demo” 的混亂局面，促進(jìn)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)范化發(fā)展。

(二)有廠商與產(chǎn)品線

Broadcom 等行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)已公布 51.2T CPO 平臺(tái)與時(shí)間線，在器件側(cè)，如 TE 的 ELSFP 等產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)商用化。眾多廠商的積極參與和產(chǎn)品線的不斷豐富，表明 CPO 技術(shù)已經(jīng)從理論研究走向了實(shí)際產(chǎn)品化階段，具備了大規(guī)模推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。

(三)有強(qiáng)需求牽引

AI/HPC 集群對(duì) > 100T 級(jí)交換、機(jī)架到機(jī)架的低功耗低延遲光互連有著剛性需求。在這些場景下，“把光靠近算力、銅只做超短距” 的架構(gòu)顯得尤為必要。NVIDIA 等頂級(jí)算力廠商的公開路線，反映了行業(yè)內(nèi)對(duì) CPO 技術(shù)的廣泛共識(shí)，強(qiáng)大的市場需求將持續(xù)推動(dòng) CPO 技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

綜上所述，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模邁向 > 100T 開關(guān)、萬級(jí) GPU 集群時(shí)，CPO 技術(shù)所具備的將 “長銅” 變 “短銅”、把 “長光” 盡早上板的特性，使其成為唯一具有可持續(xù)性的能耗 / 密度路徑。雖然它并非取代一切的 “銀彈”，但在高端算力與下一代交換平臺(tái)中，從目前的發(fā)展態(tài)勢來看，CPO 技術(shù)大概率會(huì)從 “選項(xiàng)” 逐漸走向 “必選項(xiàng)”，引領(lǐng)光模塊技術(shù)的未來發(fā)展方向。