从可插拔到CPO,光模块封装技术路线之争的关键壁垒在于光电协同设计与良率控制:CPO(光电共封装技术)将交换芯片和光引擎共同装配在同一个插槽上,使光引擎尽量靠近网络交换芯片,相比传统可插拔方案在功耗和带宽上具备优势,但从可插拔到CPO的跨越,考验的是厂商在光电芯片协同封装、散热管理和规模化量产上的综合能力。

从可插拔到CPO:封装形态的演进逻辑

光模块是光通信系统的核心器件之一,作用是实现光电转换——把电信号转换成光信号发射出去,同时接收光信号并转变成电信号。为了迎合光电器件性能和传输带宽的增加,光模块的封装方式一直在持续演进,从早期的GBIC、SFP,到后来的QSFP等封装形式,针对不同的速率和场景有不同选择。

但无论此前技术如何迭代,光模块的连接方式始终没有摆脱**可插拔(Pluggable)**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。而CPO则是一种划时代的变革,它将交换芯片和光引擎共同封装在同一个插槽上,让光引擎尽量靠近网络交换芯片,从而缩短电信号传输路径。

CPO的核心壁垒:光电协同与良率控制

CPO的技术壁垒主要体现在三个层面:

第一,光电协同设计。 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、精密机械组件等各类光器件。将光引擎与交换芯片共封装,要求厂商同时具备光芯片、电芯片和封装工艺的深度理解,这种跨学科的系统设计能力门槛远高于传统可插拔光模块。

第二,散热管理。 高密度集成意味着单位面积的热功耗显著提升,如何在有限空间内实现高效散热,直接关系到产品的可靠性和使用寿命,这是CPO规模化落地必须解决的工程难题。

第三,良率控制。 光电共封装将光器件与昂贵的大尺寸交换芯片绑定在一起,一旦封装环节出现良率问题,损失将被显著放大。良率直接决定成本效益,也是CPO能否从技术验证走向大规模商用的关键。

产业格局:海外巨头主导,国内聚焦光引擎

从市场进展看,思科、博通、英特尔等海外网络设备和芯片龙头均有前瞻性布局CPO相关技术及产品,并推进CPO标准化工作。国内厂商目前主要角色是为海外网络设备龙头供应光引擎,代表厂商包括天孚通信、联特科技和博创科技。

厂商进展概况
天孚通信国内CPO光引擎进展最快,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产品设计,进度相对靠后
博创科技硅光领域持续布局,CPO产品处于送样阶段

常见问题

CPO相比传统可插拔光模块的核心优势是什么?

CPO具有功耗低、带宽大的特点,同时可以提升输入/输出接口的能源效率。在带宽密度要求大幅提升、单通道速率超过100Gbps之后,传统可插拔光模块在成本效益方面将很难与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。

CPO何时会规模商用?

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到2025年开始商用,之后两年开始规模上量。需要说明的是,具体商用节奏仍取决于技术成熟度和下游需求验证。

国内厂商在CPO产业链中扮演什么角色?

国内因为缺少高速率交换机芯片,暂时还没有整套的CPO交换机,主要角色是为海外网络设备龙头供应光引擎。其中天孚通信进展最快,产品已从小批量转入批量生产,并与思科等客户合作推进;联特科技和博创科技也在积极布局,但进度相对靠后。