光模块封装从GBIC起步,历经SFP、XFP、QSFP等形态持续演进,速率由1G逐步提升至40G、100G、400G。当前人工智能算力推动800G光模块需求,封装方式正处在从传统可插拔向CPO(光电共封装)切换的关键拐点——当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。

封装演进:为速率与场景持续分化

光模块是光通信系统的核心器件之一,作用是光电转换。为了迎合光电器件的性能和传输带宽增加,封装方式一直在发展:针对不同速率和场景,可以选择SFP28、QSFP28等多种封装形式。从GBIC、SFP、XFP到QSFP系列,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。

关键拐点:从可插拔走向光电共封装

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范畴——光纤先插在光模块上,再通过SerDes通道送到网络交换芯片。而CPO将交换芯片和光引擎共同装配在同一个插槽上,形成芯片和模组的共封装,使光引擎尽量靠近网络交换芯片。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,代替传统光模块实现光信号的传输与接收。相比传统可插拔,CPO具有功耗低、带宽大的特点,同时可提升输入/输出接口的能源效率,从而延长传输距离。

产业进展:海外先行,国内供应光引擎

思科、博通、英特尔等海外网络设备龙头及芯片龙头已前瞻性布局CPO相关技术及产品,并推进CPO标准化工作。国内厂商主要为海外网络设备龙头供应光引擎,代表厂商有天孚通信、联特科技和博创科技。根据中际旭创2022年半年报援引的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,之后两年开始规模上量,到2027年CPO市场规模可达54亿美元。

常见问题

QSFP之后,光模块封装的下一个方向是什么?

CPO被视作光模块技术的一种变革方向。它将交换芯片与光引擎共封装在同一插槽上,使光引擎尽量靠近网络交换芯片,具备功耗低、带宽大的特点。

为什么封装方式需要持续演进?

核心驱动力是光电器件性能与传输带宽的不断增加。针对不同速率和场景需要匹配不同封装形式,因此尽管传输速率持续增长,光模块的功耗反而越来越低、体积越来越小。

CPO大概何时商用?

根据中际旭创2022年半年报援引的CIR数据,CPO出货量预计从800G和1.6T端口开始,2024至2025年开始商用,之后两年规模上量,到2027年市场规模可达54亿美元。