为什么说 CPO 技术是光模块的未来?

在信息技术飞速发展的当下，数据的传输与处理需求呈爆炸式增长。无论是数据中心的海量数据交换，还是人工智能、高性能计算等领域对高速、低延迟数据传输的严苛要求，都促使光通信技术不断向前演进。在这一进程中，CPO(Co-Packaged Optics，光电共封装)技术崭露头角，被广泛认为是光模块发展的未来方向。

一、突破物理极限，应对高速率挑战

随着数据量的急剧增加，网络传输速率不断攀升。从早期的低速率逐步迈向 102.4T 时代，传统的板上铜互连面临着严峻挑战。SerDes 速率从 56G/112G 发展到 200G PAM4，在主板和背板上，长走线带来的频率相关损耗、串扰与反射问题愈发严重。为解决这些问题，需要采用更激进的均衡和重定时器技术，但这又导致功耗与延迟迅速上升。

CPO 技术则另辟蹊径，将光模块的位置更靠近交换 ASIC 芯片。通过这种方式，能够用 XSR/USR(超短距)电接口替代长距主机接口，极大地降低了电口损耗与功耗。OIF(光互连论坛)发布的 3.2Tb/s CPO 模块 IA，明确采用 CEI-112G-XSR 等短距电接口做主机侧规范，为 51.2T 级交换系统的实现奠定了基础。从物理层面上，CPO 技术有效地突破了传统铜互连在高速率下的性能瓶颈，为数据的高速、高效传输提供了可能。

二、优化体系结构，实现高效互连

CPO 的体系结构具有独特的优势，它将若干光学引擎(OE)围绕交换 ASIC 封装在同一基板 / 载板上。这种设计使得芯片到 OE 的电互连距离仅为毫米级，与传统主板走线相比，大大缩短。光在封装边缘通过 MT/FA 等阵列耦合至纤束，实现了光信号的高效传输。OIF 的 CPO 3.2T 模块 IA 给出了电 - 光 - 机械边界、管理接口与互操作要求，为整个供应链的协作提供了统一的 “接口面”，促进了产业的协同发展。

此外，为提升可靠性与可维护性，CPO 常采用外置激光(ELS/ELSFP)。激光器并不在 OE 内，而是做成面板可插拔的小型模块(ELSFP)，通过光纤把泵浦 / 载波引入 OE。OIF 已发布 ELSFP IA，并且像 TE 等厂商也已量产相应器件，且这些产品已面向 102.4T 级 CPO 系统，进一步完善了 CPO 的体系结构。

三、带来可量化收益，降低成本提升性能

(一)功耗与成本降低

CPO 技术通过把 SerDes 工作点移到 XSR/USR 区间并缩短电通道，能够显著降低重定时和均衡开销。众多厂商的公开资料都强调了 CPO 可降低系统每比特功耗与成本这一关键卖点。在实际应用中，以数据中心为例，降低功耗不仅能够减少能源消耗，降低运营成本，还能减少散热需求，进一步降低基础设施建设和维护成本。

(二)带宽密度与总吞吐提升

在 51.2T 乃至 102.4T 交换机中，需要在单机箱上提供 64×800G 或 128×400G 级别端口。CPO 技术通过 “近芯片光口 + 外置激光 + 高密纤束” 的组合方式，在可行的机箱热 / 面板空间限制内，实现了更高的端口密度与更短的电通道。这意味着能够在有限的空间内，支持更多高速端口的部署，极大地提升了交换机的总吞吐能力，满足了数据中心等对大规模高速数据交换的需求。

(三)路线可持续性

随着技术的不断发展，从 800G 向 1.6T、3.2T 演进过程中，传统面板可插拔方式面临着更高功耗与更复杂散热的难题。即便如 OSFP-XD 等技术通过扩展电气通道来提升面板密度，但也只是将问题的爆发时间推迟。而 CPO 技术将难点转化为封装与耦合问题，从长期来看，更符合 “光靠近算力、铜只做极短距” 的系统发展趋势，具有更好的技术路线可持续性。

四、攻克工程挑战，产业协同推进

(一)可维护性与可替换性挑战

与传统可插拔光模块坏了可直接更换不同，CPO 的光引擎与 ASIC 共封，不宜随意替换。为解决这一问题，产业采用了外置激光(ELSFP)+ 模块化纤束 + 端到端健康监控(CMIS 扩展 / OIF 管理接口)的方案。将最易老化 / 失效的激光做成前面板可插拔件，通过模块化设计和实时监控，确保在维护过程中能够准确、高效地定位和解决问题。

(二)制造良率与测试覆盖挑战

CPO 将 “高热密度 ASIC + 精密光学” 放在同一版图，使得良率与最终测试(光学 / 电学 / 热)复杂度大幅提高。为应对这一挑战，OIF 的分层 IA(CPO 模块 + ELSFP + 框架)明确了电 - 光 - 机械接口与测试边界，便于分段集成与 ATE / 系统化测试。头部芯片与硅光厂商已公开展示 25.6T/51.2T CPO 原型与 SVK 平台，逐步推进工程化，不断提升制造工艺和测试水平，以提高 CPO 产品的良率和可靠性。

(三)生态成熟度与量产时序挑战

过去两年，交换 / 加速器厂商相继将 CPO 纳入路线图。NVIDIA 在 2025 年的技术路线披露中，提出 2026 年起在下一代 AI 数据中心采用硅光与 CPO 来突破铜缆与可插拔的极限;AMD 收购 Enosemi 补齐光子能力直指 CPO/HPC 互连。众多行业巨头的参与和推动，加速了 CPO 生态的成熟。随着技术的逐步完善和产业链的协同发展，CPO 的量产时序也逐渐清晰，为其大规模应用奠定了基础。

五、与传统光模块的关系：取舍与共存

在当前的光通信市场中，传统可插拔光模块(如 OSFP-XD/LPO)仍占据主流地位。它们在主机电接口方面，采用 112G/224G LR/MR(长板线 / 背板)，适用于一些对传输距离有要求的场景;在面板密度方面，1.6T/3.2T 方向仍有一定可行性，但随着速率提升，功耗和散热问题逐渐紧张;单端口功耗相对较高，因为模块内 SerDes / 驱动 / 均衡较多;不过，其插拔友好的特性使得维护十分方便，且量产成熟度高，是当下市场的首选。

而 CPO 技术在主机电接口采用 112G/224G XSR/USR(毫米级)，大大缩短了传输距离，降低了功耗;面板只走光纤 / ELSFP，更利于密度与热管理;系统每比特功耗更低，在高性能计算、AI 数据中心等对带宽、功耗和延迟要求极高的场景中具有明显优势。虽然其维护需要借助 ELSFP 等手段提升可维护性，且目前量产成熟度相对较低，但面向 51.2T→102.4T + 的新架构，发展潜力巨大。在未来的一段时间内，两者将根据不同的应用场景需求，共同存在于光通信市场，为不同的用户提供合适的解决方案。

六、CPO 成为未来趋势的有力支撑

(一)有标准可依

OIF 已完成 CPO 3.2T 模块 IA 与 ELSFP IA，为产业发展提供了统一的标准。这使得不同厂商之间的产品具有更好的互操作性，避免了 “各玩各的 Demo” 的混乱局面，促进了整个产业链的规范化发展。

(二)有厂商与产品线

Broadcom 等行业领先企业已公布 51.2T CPO 平台与时间线，在器件侧，如 TE 的 ELSFP 等产品已实现商用化。众多厂商的积极参与和产品线的不断丰富，表明 CPO 技术已经从理论研究走向了实际产品化阶段，具备了大规模推广应用的基础。

(三)有强需求牵引

AI/HPC 集群对 > 100T 级交换、机架到机架的低功耗低延迟光互连有着刚性需求。在这些场景下，“把光靠近算力、铜只做超短距” 的架构显得尤为必要。NVIDIA 等顶级算力厂商的公开路线，反映了行业内对 CPO 技术的广泛共识，强大的市场需求将持续推动 CPO 技术的发展和应用。

综上所述，当系统规模迈向 > 100T 开关、万级 GPU 集群时，CPO 技术所具备的将 “长铜” 变 “短铜”、把 “长光” 尽早上板的特性，使其成为唯一具有可持续性的能耗 / 密度路径。虽然它并非取代一切的 “银弹”，但在高端算力与下一代交换平台中，从目前的发展态势来看，CPO 技术大概率会从 “选项” 逐渐走向 “必选项”，引领光模块技术的未来发展方向。