从GBIC到CPO,光模块封装技术的迭代拐点,本质上是速率升级与功耗、体积矛盾不断激化的结果。回顾演进历程,每一次封装形态的变革都对应着传输速率的一次跃升:从GBIC到SFP、再到QSFP系列,速率从1G迈向10G、100G乃至400G,而当前AI算力需求推动下,CPO(光电共封装)被视为下一代关键拐点,它将光模块从可插拔形态转向与交换芯片共封装,有望解决传统方案在带宽密度和功耗上的瓶颈。
封装演进的三大关键拐点
光模块封装技术的迭代始终围绕“更高速度、更低功耗、更小体积”展开。从技术迭代方向来看,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,针对不同速率和场景可选择SFP28、QSFP28等多种形式。尽管传输速率持续增长,光模块的功耗反而越来越低,产品体积也越来越小。
| 封装形态 | 速率级别 | 拐点意义 |
|---|---|---|
| GBIC | 1G | 早期可插拔标准的奠定 |
| SFP/XFP | 10G | 小型化与热插拔的普及 |
| QSFP系列 | 40G-400G | 高密度、高速率的多通道并行 |
无论之前技术如何迭代,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,再通过SerDes通道送到网络交换芯片。而CPO正是对这一连接方式的划时代变革。
CPO:从可插拔到共封装的拐点
CPO中文全称光电共封装技术,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,形成芯片和模组的共封装,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,替代传统光模块实现光信号的传输与接收。
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,从而延长传输距离。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。
AI算力对拐点的催化
AI算力需求的提升正加速这一拐点的到来。从市场规模看,CPO出货量预计将从800G和1.6T端口开始,2024到2025年开始商用,之后两年规模上量。在产业布局方面,思科、博通、英特尔等海外网络设备及芯片龙头均有前瞻性布局并推进CPO标准化工作,其中博通进展较快,已推出51.2T的CPO交换机。国内厂商目前主要为海外龙头供应光引擎,代表厂商有天孚通信、联特科技和博创科技。
常见问题
CPO与可插拔光模块的本质区别是什么?
CPO将光引擎与交换芯片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,而传统可插拔光模块需要光纤先插入模块,再通过SerDes通道连接交换芯片。这一改变带来了功耗和带宽上的显著优势。
为什么说CPO是“划时代”的变革?
因为此前所有封装迭代(GBIC、SFP、QSFP等)都没有脱离可插拔的范畴,而CPO从根本上改变了光模块与交换芯片的连接方式,从分立走向共封装,是连接架构层面的革命性变化。
国内厂商在CPO产业链中扮演什么角色?
国内厂商因缺乏高速率交换机芯片,目前暂未推出整套CPO交换机,主要定位是为海外网络设备龙头供应光引擎。其中天孚通信在CPO光引擎方面的进展国内最快,产品已从小批量转入批量生产,并与思科等客户合作推进验证。