近日，臺(tái)積電共封裝光學(xué)（CPO）傳出消息，應(yīng)英偉達(dá)、博通兩大客戶要求，相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)正在加速推進(jìn)，預(yù)計(jì)下半年有望實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)，2026年開(kāi)始放量。除此之外，英偉達(dá)、博通、Marvell等也都釋放出有關(guān)CPO的進(jìn)展消息，使得業(yè)界有關(guān)光模塊對(duì)銅互聯(lián)替代的討論再次熱了起來(lái)。

大廠力推CPO步伐加速

人工智能迭代加速，使得具備更高帶寬潛力的光互聯(lián)技術(shù)受到業(yè)界廣泛關(guān)注。日前臺(tái)積電再傳消息，成功實(shí)現(xiàn)了CPO與先進(jìn)半導(dǎo)體封裝技術(shù)的集成。其與博通合作，在3nm工藝上調(diào)試成功CPO關(guān)鍵技術(shù)——微環(huán)調(diào)制器(MRM)，有望在2025年下半年量產(chǎn)1.6Tbps光電器件。

此外，英偉達(dá)對(duì)光互聯(lián)技術(shù)的態(tài)度也受到業(yè)界關(guān)注。有消息稱(chēng)，英偉達(dá)計(jì)劃于2025年3月在其GTC大會(huì)上推出支持115.2Tbps信號(hào)傳輸?shù)腃PO交換機(jī)新品。該交換機(jī)將搭載36個(gè)光引擎。英偉達(dá)還計(jì)劃在2026年量產(chǎn)的Rubin服務(wù)器機(jī)架系統(tǒng)中首度應(yīng)用CPO技術(shù)。

Marvell也于日前宣布在整合CPO技術(shù)的定制AI加速器上取得突破，從目前使用銅互連的單個(gè)機(jī)架內(nèi)的數(shù)十個(gè)XPU，拓展到橫跨多個(gè)機(jī)架的數(shù)百個(gè)XPU，實(shí)現(xiàn)了更高的寬帶密度，同時(shí)具有最佳延遲和功率效率。

AI需求為光互聯(lián)提供需求基礎(chǔ)

共封裝光學(xué)（CPO）技術(shù)是一種新興的光電子集成技術(shù)，旨在將光學(xué)元件（如光模塊）與電子芯片（如交換芯片或ASIC芯片）集成在同一封裝體內(nèi)，通過(guò)縮短交換芯片與光引擎之間的距離，可以實(shí)現(xiàn)更高效的光通信和更高的光電集成密度。

目前，CPO技術(shù)在數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算（HPC）、通信系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)和生物醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域都展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景，特別是隨著人工智能迭代加速，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，CPO器件可能是在4-8機(jī)架系統(tǒng)中，提供數(shù)萬(wàn)個(gè)器件高速互連的唯一選擇。阿里云無(wú)影事業(yè)部總裁張獻(xiàn)濤在接受記者采訪時(shí)表示，光模塊在大模型發(fā)展起來(lái)之后備受關(guān)注。

北京大學(xué)電子學(xué)院研究員、博士生導(dǎo)師常林也表示，在過(guò)去大約10年間，受互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、高性能計(jì)算驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)中心光模塊的傳輸帶寬基本保持了每?jī)赡攴环母滤俣?，特別是大模型熱潮的爆發(fā)，對(duì)數(shù)據(jù)中心的傳輸帶寬速度提出更高的要求。這使數(shù)據(jù)中心光模塊成為硅光技術(shù)最主要的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心使用的是400G速率的可插拔光模塊解決方案，而向800G甚至更高的速率升級(jí)，意味著更高昂的軟/硬件成本和后期運(yùn)維成本。這使采用光模塊取代銅互聯(lián)具有了一定的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。

按照目前流行的說(shuō)法，2025年或者2026年，即從1.6T速率開(kāi)始，傳統(tǒng)可插拔光模塊的速率升級(jí)將有可能達(dá)到極限。咨詢(xún)機(jī)構(gòu)LightCounting也預(yù)測(cè)，CPO出貨量預(yù)計(jì)將從800G和1.6T端口開(kāi)始，2025年開(kāi)始商用，2026至2027年開(kāi)始規(guī)模上量。

光銅之辯仍將長(zhǎng)期持續(xù)

不過(guò)，CPO技術(shù)目前仍然需要解決電光互連的可靠性和穩(wěn)定性等問(wèn)題，硅穿孔（TSV）、凸點(diǎn)（Bumping）和重布線（RDL）等都對(duì)工藝水平提出更高要求。此外，該技術(shù)的成本也需進(jìn)一步優(yōu)化，包括光模塊大規(guī)模部署的成本問(wèn)題、兼容性和互操作性，以及功耗和散熱等。采訪中，有業(yè)內(nèi)人士指出，目前銅纜技術(shù)的傳輸速度也在提高，慢慢地也能等同于400G、 800G插拔光模塊的速率。價(jià)格上更是優(yōu)于同等速率光模塊。

因此，總體而言，在短期內(nèi)主流廠商的態(tài)度仍然是以銅互聯(lián)為主，但是長(zhǎng)期看好光互聯(lián)的發(fā)展?jié)摿?。博通在其最新的Tomahawk 5 Bailly交換機(jī)中采用了共封裝光學(xué)（CPO）技術(shù)，解決了傳統(tǒng)銅纜在信號(hào)傳輸距離上的限制，同時(shí)極大地減少了功耗。但是，博通在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部機(jī)架級(jí)別的交換解決方案時(shí)，仍?xún)A向于優(yōu)先采用銅纜連接技術(shù)。目前，博通的技術(shù)已能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最高4米的有效銅纜連接，從而在機(jī)架內(nèi)部設(shè)備間實(shí)現(xiàn)高效、低成本的數(shù)據(jù)傳輸。但對(duì)超出銅纜連接距離范圍的長(zhǎng)距離傳輸需求或跨機(jī)架數(shù)據(jù)交換情況，博通則依賴(lài)光連接技術(shù)。

在2024年的GTC大會(huì)上，英偉達(dá)推出GB200超級(jí)芯片，該芯片就大量采用“銅連接”設(shè)計(jì)。GB200 NVL72服務(wù)器內(nèi)部使用的電纜長(zhǎng)度累計(jì)接近2英里，共有5000條獨(dú)立銅纜。但英偉達(dá)表示，在跨機(jī)柜集群場(chǎng)景中，仍然需要大寬帶的光連接和更高速率的光模塊來(lái)支持。特別是在跨機(jī)柜集群場(chǎng)景中，對(duì)6T光模塊的需求將大幅增加。英偉達(dá)的策略是盡可能多地部署DAC（直接電纜或直連銅纜）高速銅纜，同時(shí)在需要長(zhǎng)距離傳輸?shù)膱?chǎng)景中采用光模塊。

TrendForce在《Co-Packaged Optics技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的發(fā)展路徑與技術(shù)解析》報(bào)告中提到，CPO初期滲透方向可能集中于中長(zhǎng)距的Frontend網(wǎng)絡(luò)傳輸場(chǎng)景，這是因?yàn)橹虚L(zhǎng)距已普遍使用光通訊，具備較高替代性。從光收發(fā)模塊全面過(guò)渡CPO仍需1～2年時(shí)間，初期CPO交換器成本顯著高于光收發(fā)模塊，需隨學(xué)習(xí)曲線的成熟來(lái)降低成本，才能逐步進(jìn)入市場(chǎng)。