图解可插拔、XPO、NPO、CPO

*口径：功耗、距离等数字为厂商与分析机构公开口径的区间，非实测；时间点为公开路线图，非本报告预测

*本文是科普与分析，不构成投资建议。

四个名词描述的是同一件事的四种做法：把电信号变成光信号的那个“光引擎”，放在离交换芯片多远的地方。可插拔放在前面板、插上就能用；XPO 还是可插拔，只是做得更大更热要液冷；NPO 把光引擎搬到芯片旁边的插座上，激光器留在面板；CPO 把光引擎和芯片焊在同一块封装基板上。越靠近芯片，电走线越短、越不需要 DSP、越省电，代价是越难维修、生态越封闭、制造越难。

速率数字只是“通道数 × 单通道速率”：1.6T 可插拔是 8 条 200G；3.2T 可插拔想用 8 条 400G（器件未熟）或 16 条 200G（封装更大）；3.2T NPO 是 16 条 200G；6.4T NPO 是 32 条 200G；12.8T 是 64 条 200G。所以“6.4T NPO”并不比“1.6T 可插拔”更先进，它只是把 4 个 1.6T 的光引擎放到了芯片旁边。

还有一个常见误解要先澄清：今天量产的 CPO 封在一起的都是交换芯片，不是 GPU。把算力芯片和硅光封在一起也叫 CPO，业内常另称“光 I/O”，那是 2028 年前后的事（第 4.4 节）。NPO 因为是板级方案，光引擎既可以放在交换芯片旁，也可以放在加速卡上 XPU 旁。

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光模块的“T”永远是电通道数 × 单通道速率。现在一代的单通道是 200G（PAM4 调制，波特率约 106 GBaud，电口按 224G 计含开销），一个 OSFP 封装能放 8 条电通道，所以 1.6T = 8 × 200G。要到 3.2T，要么每条通道翻到 400G（器件还没熟），要么把通道数翻到 16 条（封装要更大，叫 OSFP-XD）。NPO 与 CPO 的“光引擎”同样按这个算：3.2T = 16 × 200G，6.4T = 32 × 200G，12.8T = 64 × 200G。到了交换机整机一级，一台 102.4T 的交换机可以是 64 个 1.6T 可插拔，也可以是 8 个 12.8T XPO，也可以是 16 个 6.4T NPO 或 CPO 光引擎。

图 1　名字里的 T 是怎么算出来的：色块 = 电通道，颜色 = 单通道速率。3.2T 可插拔的两条路（8×400G 或 16×200G）与 3.2T NPO（16×200G）在这张图上一目了然。

• DR8 / DR4 / FR4 / LR4：D、F、L 是距离（500m / 2km / 10km），后面的数字是光通道数。1.6T DR8 是 8 条 200G 光；1.6T DR4 是 4 条 400G 光（电口仍是 8×200G，靠 DSP 做 8:4），光纤少一半，是通往 3.2T 的“先导品”。

• OSFP / QSFP-DD / OSFP-XD：可插拔的封装外形。OSFP 是 1.6T 的主流（8 条电通道），OSFP-XD 有 16 条电通道，是 3.2T“加道”路线的载体。

• 200G/lane、400G/lane：单通道速率，是整个行业的代际分界。200G/lane 对应 1.6T 一代（2026 量产），400G/lane 对应 3.2T 一代（2027–28），IEEE 802.3 今年 3 月才成立 400G/lane 研究组，OIF 的 CEI-448G 电口框架已发布。

图 2　同一块交换机主板上四种形态的位置。蓝线 = 电走线，橙线 = 光纤。可插拔与 XPO 在面板，NPO 在芯片旁的插座上，CPO 在芯片的封装基板上；NPO/CPO 的激光器都以 ELSFP 形式放在面板。

读这张图只需要记住一件事：电信号在铜线上跑得越远，衰减越大，就越需要模块里的 DSP 把信号“重整”一遍，DSP 是可插拔模块里最耗电的芯片（1.6T 模块 20–25W 里 DSP 占大头）。NPO 把电走线从 20–30 cm 缩到 2–5 cm，CPO 缩到毫米级，于是都可以去掉 DSP，用“线性直驱”——这就是它们省电的根本原因。至于把激光器单独拿出来做成面板上的 ELSFP，是因为激光器是最容易坏、最怕热的器件，放在面板上既好散热又能热插拔。

图 3　1.6T OSFP DR8 内部：发射链电 → DSP → 驱动 → 调制器（激光器供光）→ 光纤；接收链光纤 → PD → TIA → DSP → 电。下方三个小图是同一个模块的三种 DSP 用法。

• FRO 全重定时：收发两向都过 DSP，1.6T 约 23–25W（第二代 3nm DSP 方案 25W），折算约 15 pJ/bit。最稳、互操作最好，是 2026 年的主流。

• LRO/TRO 半重定时：只有发射方向过 DSP，接收方向线性，约 16W、10 pJ/bit。Marvell 的 Ara T（8×200G TRO，功耗降 35%）、Credo 的 Bluebird 1.6T LRO 都是这一类；光博会上 ATOP 展 1.6T OSFP224 DR8 LRO 实时误码演示（2027Q1 交付）。

• LPO 线性直驱：去掉 DSP，完全靠交换芯片的 SerDes 做均衡，约 10W、6 pJ/bit。800G LPO 已经批量（华工向北美头部客户批量交付），1.6T LPO 还在成熟中，OCP APAC 上有厂商直言“LPO 在 1.6T 交了白卷”，Counterpoint 则称英伟达 Vera Rubin 的网卡端会用 LPO。

• 调制器三选一：EML（电吸收调制激光器，InP 材料，Lumentum/博通/Coherent 主供）、硅光 MZM 或微环（CW 激光器 + 硅光芯片，成本低、缺 EML 时的“泄压阀”）、TFLN（薄膜铌酸锂，带宽最高但 1.6T 窗口被硅光拿走，主战场推到 3.2T）。中际旭创 1.6T 与 800G 的硅光占比已过半。

• 量产与缺口：OFC 2026 上多家确认 1.6T 从送样转入量产；中际旭创半年报口径 2026 年全球需求约 2500 万只、有效产能约 1500 万只；Coherent 口径需求从 2025 年 180 万只增至 2026 年 3000 万只以上，英伟达占六成以上。各家出货预测在 1000 万到 3000 万只之间，差异主要来自 200G EML 供给假设。

• 价格与功耗：1.6T EML 方案 1000 美元以上、硅光约 900 美元，中际旭创硅光目标 800 美元；功耗 20–25W。800G 已跌破 400 美元。

• 形态：OSFP 是 2026–27 的安全假设；英伟达平台上同时存在三种 1.6T（全重定时 EML、LRO、硅光微环 COUPE）。

图 4　可插拔从 1.6T 到 3.2T 的三条路径：路径 A 升速（8×400G，封装不变，等器件）、路径 B 加道（16×200G，用 OSFP-XD 大封装，等不及 400G/lane 的客户）、路径 C 做大（12.8T XPO，8 个 1.6T 引擎合体，液冷）。

• 路径 A（升速）是正统：需要 400G/lane 的电口与光口。DSP 有博通 Taurus BCM83640（3nm，已送样、2026 底量产）；光侧三条路都在 OFC 演示过：博通/Coherent/Lumentum 的 400G EML、Coherent 的硅光 400G/lane 链路、索尔思与 HyperLight 的 TFLN；光博会上光迅做单波 400G 实链路 Live Demo，华工做 3.2T 实时演示（450Gbps PAM4、TDECQ 小于 2.5dB、3nm/2nm DSP）。行业共识仍是 2027 末至 2028 年商用。中国移动牵头的 400G per Lane MSA 将在 9 月 10 日发布规范 Draft 1.0。

• 路径 B（加道）是权宜：OSFP-XD 有 16 条电通道，器件全部沿用 1.6T 一代，缺点是光纤数翻倍、面板密度到顶。

• 路径 C（做大）是可插拔阵营对 CPO 的反攻：XPO 把 8 个 1.6T 光引擎合成一个 12.8T 模块，64 条电通道、单模块 400W、冷板液冷、保留热插拔，1RU 能做到 204.8T；Arista 牵头的 XPO MSA 有 100 余家加入，新易盛、光迅、华工是创始成员，华为参与，路线图延到 25.6T（400G/lane 电口）。它解决的是“前面板密度到顶”，不解决“电走线太长要 DSP”的问题，功耗上仍是可插拔那一档。

图 5　NPO 交换机主板俯视示意：交换芯片居中，6.4T 光引擎（32×200G 硅光）装在芯片周围的 Socket 插座上，电走线 2–5 cm、线性直驱无 DSP；ELSFP 外置激光器与 MPO/MMC 光纤口在前面板，橙线为光纤。

NPO 的英文是 Near-Package Optics，“近封装”的意思是光引擎不在交换芯片的封装里，而是在封装旁边的主板上。它和 CPO 共享大部分器件（硅光 PIC、线性驱动 EIC、外置激光器 ELSFP、光纤阵列 FAU），差别只在光引擎是焊在芯片基板上还是插在主板 Socket 上。这个差别决定了三件事：可不可以换（Socket 可以换）、要不要改交换芯片封装（不用改）、生态谁说了算（主板和引擎可以来自不同厂商）。还有第四件事：NPO 的光引擎不一定绕交换芯片，也可以放在加速卡上 XPU 旁边——超节点 Scale-up 场景里两种位置都可能出现，这一点 CPO 今天做不到（见 4.4）。

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• 阿里的原话：“Scale-Up 网络 NPO 先行、CPO 长期演进”——Scale-out 网络继续用 8 通道 OSFP 可插拔（代际兼容、开放解耦、即插即用），Scale-up 的 GPU 直连短距用“线性直驱 + NPO/CPO”，其中 NPO 在 224G/lane 以内性能足够、易规模化落地，CPO 是最优性能与最高带宽密度的长期方向。

• 信通院转述的行业态度：“大型云厂商对封闭自研的 CPO 方案持保留态度”，NPO“兼具技术可行性、量产能力与可靠性”。腾讯 2026 年一季度已完成 NPO 样品验证，9 月 9 日海思论坛上腾讯姜志滨讲“NPO 光互连超节点规模部署前景与挑战”。

• 供应链原因：CPO 依赖台积电 COUPE 与 CoWoS 一类先进封装，这条链集中在台湾且与 AI 芯片抢产能；NPO 用 2.5D Flip-Chip 与主板 Socket，国内封装厂、光模块厂、连接器厂都能参与，光迅/华工/新易盛已经能出货引擎。

• 可维护性原因：万卡集群里光引擎坏一个是常态，NPO 换引擎、换 ELSFP 都不用动交换芯片；CPO 要换整个封装。中国联通胡雅坤把 CPO 的“可靠性、可维护性以及封闭生态”列为当前关注重点，把 NPO 定位为“CPO 规模应用前的折中方案，已启动标准化”。

• 标准原因：OIF 12.8T NPO 项目由中国机构主导提交，阿里在光博会上讲“NPX 规格与 NPO 标准化”，华为讲 NPO 光引擎，博通也来讲 VCSEL NPO——这是国内云厂第一次在光互连形态上掌握定义权。

• 仍有 2–5 cm 电走线，到 400G/lane 一代（XSR/VSR 短距电口）是否还能线性直驱，是 3.2T NPO 之后的关键问题。

• 板上布局与散热复杂：16 个引擎绕着一颗 1000W 级的交换芯片，加上光纤 Shuffle（光迅专门做了 FMU-Shuffle 光纤管理单元）。

• 外置光源本身是新的供应瓶颈：ELSFP 需要 25dBm/400mW 级高功率窄线宽激光器，Lumentum 拿到首个 ELS 订单要 2027 下半年才交付；阿里同时提出“NPO/CPO 应支持激光器内置（液冷已解决散热）”，与外置光源路线有张力。

• 标准刚起步：OIF 12.8T 5 月才立项，光迅与华工的 6.4T 引擎接口是否互换、Socket 与连接器形态（TE、安费诺、YAMAICHI 三家在光博会上讲）能否统一，决定 NPO 是不是真“开放”。

图 6　CPO 封装侧视截面：交换芯片 Die 与光引擎（EIC 驱动/TIA + PIC 硅光子）并排放在硅中介层与封装基板上，电走线毫米级；光纤经 FAU 光纤阵列引出，激光由面板 ELSFP 经光纤送入。

CPO 的英文是 Co-Packaged Optics。它把光引擎从主板搬进了交换芯片的封装里：电走线只剩 2–5 mm，连驱动都可以做得很简单；博通的口径是功耗较可插拔降 70%，Meta 实测省 65%，英伟达称能效 3.5–5 倍。代价是光引擎良率乘以芯片良率才是整包良率，散热与芯片绑在一起，坏一个引擎要换整个封装，而且封装工艺（台积电 COUPE、CoWoS、3D 堆叠）与 AI 芯片抢同一批产能。

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• 良率：一颗 102.4T 交换芯片本来就贵，再加 16 个光引擎，任何一个引擎的问题都拖累整包；英伟达论文里微环调制器的制造变异是公开讨论的话题。

• 产能：光引擎的 2.5D/3D 封装与 AI 芯片的 CoWoS 抢产能，TrendForce 把“光引擎良率与先进封装产能”列为 Spectrum-X CPO 放量的两大瓶颈。

• 维修与运维：坏一个引擎换整个封装；可拆式光连接器（FAU）是缓解手段但不是根治。

• 生态：CPO 的定义权在芯片厂（博通、英伟达），光模块厂变成光引擎与 ELSFP 供应商；这正是中国云厂对“封闭自研 CPO”保留态度的原因。OFC 上 Arista 的 Bechtolsheim 一句“英伟达在一边，其他所有人在另一边”说的就是这个分野。

• 量产口径要分辨：“宣布量产”“向精选伙伴出货”“工程样机”“放量”是四个不同的阶段；截至 2026 年 9 月，CPO 交换机处在“向精选伙伴出货、下半年扩产”的阶段，2027–2028 才是放量年。

一句话：现在量产的 CPO 都是把交换芯片和硅光封在一起；把算力芯片（GPU/XPU）和硅光封在一起也叫 CPO，但那是 2028 年前后的事，业内常另起名叫“光 I/O”（OIO）。本文前面画的 CPO 截面（图 6）用的是交换芯片，就是因为今天能买到的只有这一类。

图 10　两种 CPO 的对照：左为交换侧 CPO（交换芯片 + 8/16 个光引擎），右为算力侧 CPO（GPU/XPU + HBM + 光 I/O 芯粒）；下方为 NPO 的两种板级位置（绕交换芯片或绕 XPU）。

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• 交换芯片本质是“全 I/O”芯片：102.4T 等于 512 条 200G 电通道全部从封装里出去，每一条最终都要变成光，光引擎放进封装收益最大。

• GPU 的封装已经被 HBM 占满，功耗 1000W 以上，再塞光引擎要和存储抢面积、抢散热，一颗三万美元级的芯片良率风险也更大。

• GPU 的高速互连（NVLink）在机柜内用铜就够了，铜无源零功耗；只有 Scale-up 域超出一个机柜（NVL576、NVL1152）时，GPU 侧才有出光的必要。

英伟达路线图上要分清两步：Rubin Ultra NVL576（2027 下半年）的 CPO 装在 NVLink 交换芯片上，仍是交换侧；Counterpoint 的解读是到 Feynman 一代（2028）GPU 封装才集成硅光、采用 OCI 标准——这是第三方判断，英伟达没有明说。

NPO 的对应关系：NPO 是板级方案，光引擎可以放在交换芯片旁边，也可以放在加速卡上 XPU 旁边，所以阿里、腾讯说的“超节点 NPO”两种位置都可能出现。这也是中国云厂选 NPO 的一个隐含理由：不用等 GPU 厂商开放封装，就能在板上把光引擎往算力芯片挪。

图 7　每比特功耗与电走线长度。可插拔 FRO 约 15 pJ/bit、LRO 约 10、LPO 约 6.5（按 1.6T 模块功耗折算）；NPO 约 6–8、CPO 约 4–6（厂商口径折算）。电走线从 20–30 cm（可插拔）到 2–5 cm（NPO）到 2–5 mm（CPO）。

把两把尺子放在一起看，会发现 NPO 与 LPO 的功耗其实很接近——两者都去掉了 DSP。区别在于 LPO 的电走线仍有 20–30 cm，完全靠交换芯片的 SerDes 去补偿，互操作与故障归责难；NPO 把走线缩到 2–5 cm，主机侧的损耗预算从 20 多 dB 降到 10 dB 以内，线性直驱就变得“稳”了。换句话说，NPO 是把 LPO 做稳的办法，CPO 是把 NPO 再往前推一步。

图 8　四种形态在 AI 集群里的位置：机柜内是铜，机柜到 Spine/Leaf 交换机（Scale-out）是可插拔与 CPO 交换机的主场，跨机柜的 GPU 高速域（Scale-up）是 NPO 与 CPO NVLink 交换争夺的层，数据中心之间（Scale-across）是相干可插拔。

• Scale-out（机柜到交换机）：2026 年的主力是 1.6T 可插拔，800G 仍是大头；CPO 交换机（英伟达 Spectrum-X Photonics、博通 TH6 Davisson）在这一层爬坡；2027 年 XPO 与 3.2T 可插拔进入。这一层的关键词是“密度”和“互操作”，可插拔的优势最大。

• Scale-up 跨机柜（GPU 高速域）：今天机柜内全是铜，跨机柜才用光。中国云厂走 NPO（阿里 3.2T NPO 2026 底小批量、6.4T UPO 2026 下半年调通），英伟达走 CPO NVLink 交换（NVL576 2027 下半年、Kyber 2028），谷歌走 OCS 拼 1024 芯片 pod。这一层 2027–2028 增量最大，也是 NPO 与 CPO 真正竞争的地方。

• Scale-across（数据中心之间）：相干可插拔 800ZR/ZR+，1.6T ZR 2026Q4 送样；与四种形态无关但共享 DSP 与激光器供应链。

• 机柜内：铜还会用很久，光进机柜内的下一步是 GPU 侧的 OIO（Ayar Labs、Lightmatter、Marvell 收购的 Celestial AI），时间在 2028 年以后。

把三件事叠在一起看：（1）功耗上 CPO 比 NPO 再省 20–40%，但 NPO 已经拿到了去 DSP 的大头收益；（2）供应链上 CPO 绑定台积电先进封装与芯片厂生态，NPO 用主板 Socket 与 2.5D 封装、国内链条能参与；（3）时间上 3.2T NPO 2026 底就小批量，CPO 用于 Scale-up 要等 2027 下半年到 2028。所以 2026–2027 年中国云厂的 Scale-up 光互连以 NPO 为主，CPO 是英伟达/博通生态的事，两者在不同客户、不同层级同时推进。真正会决定 2028 年格局的两个变量是：400G/lane 一代 NPO 还能不能线性直驱，以及英伟达 NVLink CPO 能否按 2027H2 兑现。

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图 9　2025–2028 各形态的量产节奏（公开口径）：深色 = 量产/规模部署，浅色 = 演示/验证/小批量。

• 光迅 11B53：6.4T NPO 光引擎（Socket + ELSFP + FMU-Shuffle）、3.2T 硅光 NPO、单波 400G Live Demo——问引擎接口是否对齐 OIF 12.8T 立项稿、ELSFP 波长数与单波功率、有没有客户样品项目。

• 华工正源 12A51：3.2T 实时演示（450G PAM4、3nm/2nm DSP）、6.4T NPO（802.3dj/CMIS 5.3、去 DSP、500m）、6.4T+ CPO/NPO 光引擎——问 3.2T 用的哪家 DSP 与调制器、有无眼图、NPO 与光迅是否互换。

• 新易盛 6B75：1.6T DR4（单波 400G）、6.4T NPO、12.8T XPO媒体口径——问 1.6T 月产能与硅光比例、XPO 实物与液冷方案。

• ATOP 13A85：1.6T LRO 实时误码、3.2T NPO；Coherent / Marvell / Broadcom / Tower / Acacia 有固定会议室可约见。

• 论坛：9 月 9 日下午 10ABC 海思场（华为超节点、腾讯 NPO 部署）；9 月 10 日上午 1C 400G per Lane MSA Draft 1.0 发布；9 月 10 日下午 10ABC NPO Summit（OIF 12.8T、阿里 NPX、华为、博通 VCSEL NPO、TE/安费诺/YAMAICHI 连接器）。

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• 功耗：FRO/LRO/LPO 按 1.6T 模块公开功耗（23–25W / 约 16W / 约 10W）折算；NPO 按阿里“单位 bit 能耗降 50%”与厂商口径折算；CPO 按博通“较可插拔降 70%”、Meta 实测“省 65%”、英伟达“3.5–5 倍能效”折算。均非本报告实测。

• 距离：可插拔 20–30 cm、NPO 2–5 cm、CPO 2–5 mm 为业界通用量级，具体产品有差异。

• 时间点：阿里云陈钦（cioe.cn 嘉宾观点）、信通院刘璐（OIF 12.8T NPO 立项）、TrendForce 2026-07（Spectrum-X CPO 放量）、野村 2026-03（3.2T 商用时点）、XPO MSA、Cignal AI、英伟达 GTC 2026、SemiAnalysis（Kyber 延期）、光纤在线 2026-08-25 至 09-05 各展商预告。

• 本文与《2026 光博会（CIOE 2026）看点分析（260906）》共用事实底稿，相关来源清单见该报告第九节。