CPO(光电共封装技术)是光模块封装演进史中从“可插拔”走向“共封装”的划时代拐点:此前的 GBIC、SFP、QSFP 等封装迭代始终停留在可插拔(Pluggable)范畴,而 CPO 将交换芯片与光引擎共同封装在同一个插槽上,使光引擎尽量靠近网络交换芯片,标志着光模块发展从器件级向系统级集成的跃迁,也是单通道速率持续增长后,功耗与信号完整性瓶颈凸显下的关键变革方向。
从 GBIC 到 QSFP:可插拔时代的演进主线
光模块是光通信系统的核心器件之一,负责光电转换——将电信号转为光信号发射,并接收光信号转回电信号,以发挥光纤传播损耗低、传播远的优势。为迎合光电器件性能和传输带宽的增加,封装方式持续演进:从 GBIC(1998 年,1G)、SFP(2001 年,10G)到 QSFP 系列(覆盖 40G 至 400G 等速率),传输速率持续增长的同时,光模块的功耗反而越来越低,产品体积也越来越小。
| 封装代际 | 出现年份 | 对应速率 |
|---|---|---|
| GBIC | 1998 | 1G |
| SFP | 2001 | 10G |
| XFP | 2004 | 10G |
| QSFP 系列 | 2008 年起 | 40G 至 400G |
不过,无论速率如何升级,传统光模块的连接方式始终没有摆脱可插拔的范畴:光纤先插在光模块上,通过 SerDes 通道再送到网络交换芯片。
CPO:从器件级到系统级的集成跃迁
CPO 是一种新型的高密度光组件技术,核心思路是将交换芯片和光引擎共同装配在同一个插槽上,形成芯片与模组的共封装,使光引擎尽量靠近网络交换芯片。其中,光引擎是光模块的一种进化形态,在光芯片封装基础上集成精密微光学组件、精密机械组件等光器件,代替传统光模块实现光信号传输与接收功能。
相比传统可插拔方案,CPO 具有功耗低、带宽大的特点,并可提升输入/输出接口的能源效率。在数据中心规模扩大、带宽密度要求大幅提升,且单通道速率超过 100Gbps 之后,传统可插拔光模块在成本效益上将难以与 CPO 技术相媲美,因此 CPO 被视为实现高速率、大带宽、低功耗网络的必经之路。
常见问题
CPO 会完全取代可插拔光模块吗?
CPO 是面向高带宽密度场景的变革方向,但可插拔光模块在较长时期内仍将有其适用场景。从演进逻辑看,CPO 的出现是对可插拔方案在速率与功耗瓶颈上的补充与升级,两者更多是面向不同速率与场景的并存关系。
CPO 技术目前处于什么发展阶段?
CPO 技术正处于从起步走向商用的阶段。根据中际旭创援引的 CIR 数据,CPO 出货量预计将从 800G 和 1.6T 端口开始,2024 至 2025 年开始商用,之后两年规模上量。海外网络设备龙头与芯片龙头已前瞻布局并推进标准化工作,其中博通在 2023 年 3 月推出了 51.2T 的 CPO 交换机。
国内厂商在 CPO 产业链中扮演什么角色?
国内厂商目前主要为海外网络设备龙头供应光引擎。天孚通信在 CPO 光引擎方面进展较快,产品已从小批量转入批量生产;联特科技已完成高密度光电连接的产品设计,进度相对靠后;博创科技在硅光方面持续布局,CPO 产品处于送样阶段。