CPO:把"光"塞进芯片封装里
传统数据中心里,光模块是"可插拔"的--它独立于交换芯片,通过电气接口插上去。这种架构简单、灵活,但在AI时代遇到了天花板:功耗太高、密度太低、传输距离一长就衰减。
CPO(共封装光学)的思路很直接:把光引擎直接封装在交换芯片旁边,电气互连距离从几厘米缩短到几毫米,从而大幅降低功耗和延迟。硅光是实现CPO的工艺基础--它用成熟的CMOS半导体工艺制造光子器件,让光芯片能像电子芯片一样大规模、低成本生产。
CPO与可插拔式光模块对比图(图源:LightCounting)
2025年3月,英伟达在GTC大会上发布了基于硅光子CPO技术的Spectrum-X和Quantum-X网络交换机,这是CPO从实验室走向产品化的标志性事件。英伟达公布的性能数据相当炸裂:整体能效提升3.5倍,信号完整性提升63倍,网络弹性提升10倍,激光器数量减少到原来的四分之一。Spectrum-X以太网平台总吞吐量达400 Tb/s,Quantum-X InfiniBand平台速度比上一代快2倍,其核心代工伙伴是台积电,负责硅光子芯片制造和先进3D封装。
不过,CPO仍处于商业化早期。传统可插拔光模块在灵活性和可维护性上还有优势,短期内不会被完全替代。行业研究机构Yole Group的判断是:CPO将在2028到2030年实现大规模部署,届时数据中心的网络架构将被彻底改写。200G每通道的速率预计在2026到2027年成为主流,这将为800G和1.6T光模块的CPO版本铺平道路。
从产业链来看,这个赛道已经聚集了一批重量级玩家:中际旭创(TeraHop)、思科、博通、Marvell是垂直整合龙头;Ayar Labs、Lightmatter、Celestial AI等初创公司专注于细分方向;台积电、格芯、英特尔负责晶圆代工。中际旭创已经出货数百万光模块用于AI互连,正在成为全球CPO赛道上不可忽视的中国力量。
光芯片:整条链上最紧缺的一环
这里说的光芯片,不是上文中提到的"光计算芯片",它不负责计算,而更像是一个转换器--用来完成光信号与电信号之间的转换。简单理解,电信号进来,光芯片把它变成光信号发出去;光信号回来,光芯片再把它还原成电信号。它是光模块的"心脏"。
在AI数据中心的高速光模块里,最核心的光芯片是EML(电吸收调制激光器)和CW(连续波)激光器。EML把激光器和调制器集成在一颗芯片上,速率高、传输远,是800G和1.6T光模块的核心光源。CW激光器则主要用于硅光方案,工艺链条更短,良率更有保障。

但眼下,这颗"心脏"供不应求。










