電子發燒友網報道（文/梁浩斌）CPO即光電共封裝技術，是應用于光模塊的技術革新方案，被認為是下一代高速光通信的核心技術之一。目前各大芯片廠商都推出了CPO方案，不過目前仍在推動落地的過程中。

最近有消息稱，英偉達將在今年3月的GTC大會上推出應用CPO技術的交換機新品，這或許將加速CPO技術的落地。

115.2T交換容量，144個800G端口

英偉達此前曾向客戶展示過一款采用CPO技術的Quantum 3400 X800 IB交換機，計劃將在2025年第三季度開始量產，預計這次英偉達將要發布的以太網交換機將是該型號產品。

從公開渠道獲得的信息，Quantum 3400 X800 IB是一款4U高度的交換機，采用全液冷散熱，有六排共144個MPO光纖接線口，單個接線口最高支持800G，另外交換機還設有18路外置可插拔光源模組。

而Quantum 3400 X800 IB核心自然是其交換機芯片，內部采用了4顆28.8T的交換機芯片，總共提供115.2T的交換容量。在Quantum 3400 X800 IB上由于有四顆交換機芯片，為了提高數據處理能力，實際使用中四顆交換機芯片之間不需要直接進行通信，英偉達使用的方案是將光纖數據流通過ConnectX-8網卡拆分成四路，并分別傳輸到四顆交換機芯片上進行處理和轉發，并最終在ConnectX-8網卡端合并。

ConnectX-8是英偉達在2024年推出的一款專為大規模AI設計的網卡，提供800Gb/s的數據吞吐量。

Quantum 3400 X800 IB中使用到CPO技術，光引擎模塊和交換機芯片封裝在同一基板上，光信號通過光纖進入到光引擎后，通過光纖陣列進入到SiPho硅光子器件（包含光調制器、波導、耦合器等）中，硅光子器件中的光調制器可以將光信號和電信號互相轉換。其中在發送端，DRV/TIA驅動光調制器，將電信號轉換為光信號；在接收端，TIA接收光信號，并將其轉換為電信號。

轉換后的電信號通過封裝基板傳輸到交換機的其他部分，交換機對這些信號進行處理后，通過PCB進行進一步的數據轉發。

而更加具體的參數和技術細節，要等英偉達GTC大會后才能確認了。

CPO落地進展

踏入2025年，CPO技術落地似乎開始進入加速階段。在傳出英偉達推出CPO交換機的前幾天，臺積電與博通的合作也傳出新進展。

消息顯示，臺積電與博通在3nm工藝上的CPO關鍵技術微環調制器(MRM)調試成功，預計2025年初可以交付樣品，并有望在下半年實現1.6Tbps光電器件的量產。微環調制器是一種基于微環諧振器（Micro-Ring Resonator, MRR）的光學調制設備，它利用了光在微小環形波導中的共振效應來實現對光信號的操控。這種技術能夠有效提高發射器效率，提高數據傳輸速率。

而博通此前也展示了使用CPO技術的51.2T交換機系統，其中包含8個6.4T的FR4光引擎。單個光引擎中包含64通道的PIC與EIC芯片，driver/TIA采用CMOS工藝，單通道信號速率為100Gbps。這些系統采用了FOWLP封裝方案以降低成本并提高良率，博通計劃在2025年第二季度推出其首款CPO交換機。

英特爾在2024年的OFC大會上展示了其最新的光學計算互連OCI方案進展，OCI芯粒集成了硅光子集成電路，包括片上激光器和光放大器、與電子集成電路，支持高達4Tbps的雙向數據傳輸速率，與第五代PCIe兼容。

目前英特爾的OCI芯粒支持每個方向上64個通道的32Gbps數據傳輸，傳輸距離可達100米（盡管由于飛行時間延遲，實際應用可能限制在幾十米以內），使用八對光纖，每對攜帶八個密集波分復用（DWDM）波長。共封裝解決方案的能效也非常高，每比特僅消耗5pJ，相比之下，可插拔光收發模塊大約為15pJ/bit。

Marvell在2024OFC大會上也推出了其最新的6.4T 3D封裝硅光引擎，包含32條電光混合通道，單通道的信號速率為200Gbps。單個通道還集成了驅動器、調制器、TIA、光電探測器、MUX和DEMUX，其中TIA和驅動器采用了3D封裝集成技術。該光引擎支持從1.6T到6.4T以及更高帶寬的應用。

總體來看，頭部大廠將CPO量產時間定在2025年，今年內或許我們能夠看到一些CPO產品陸續應用在數據中心。

另外，國內方面光迅科技、天孚通信、新易盛、中際旭創、劍橋科技等光模塊廠商都有投入到CPO技術的開發中。

光迅早在2023年就發布了CPO ELS自研光源模塊，可以支持3.2T CPO。不過，從光模塊廠商的反饋來看，市場上主流聲音還是希望繼續沿用可插拔技術，CPO模塊實際上需要與交換機或是XPU廠商進行深度合作，實際主導在于交換機廠商或是XPU廠商，這注定了只有足夠規模的大廠才能使用CPO技術。

而另一方面，由于CPO技術的高度集成性，相關模塊在可靠性、替換性上相比當前的光模塊沒有優勢，且價格必然也更高。當然，大廠如英偉達、英特爾等具備足夠的話語權，以及可以將CPO技術與自家的XPU/ASIC產品結合，擁有整合優勢，可以更快地將CPO技術整合至旗下的高算力產品中。

不過對于其他規模更小的數據中心客戶，考慮到成本和可維護性等問題，光模塊依然有其優勢。

小結：

CPO技術在更高帶寬需求的數據中心應用中具有其獨特的優勢，且能夠解決傳統可插拔光模塊在功耗、帶寬密度上的瓶頸。未來更高速率的計算和數據傳輸需求下，CPO技術還是會在數據中心中占有一席之地。