低功耗、低延迟！CPO技术迈向规模商用新阶段

电子发烧友网报道（文/李弯弯）CPO（共封装光学）是一种将光模块和交换芯片直接“打包”封装在一起的新型光电集成技术。在当下AI算力迅猛发展的形势下，该技术被视为突破数据中心“功耗墙”与“带宽墙”的关键所在。

在AI时代，数据传输量呈指数级增长，传统“可插拔光模块”方案遭遇了前所未有的困境。传统方案里，芯片与光模块之间隔着较长的PCB铜线，不仅功耗高，而且还存在信号损耗、延迟的问题。随着速率不断提升，从800G到1.6T甚至3.2T，铜线传输消耗的能量急剧增加，发热问题愈发突出，散热变得极为困难，严重限制了系统的性能与稳定性。

CPO技术带来了全新的解决方案。它将光引擎直接封装在交换芯片旁，把电信号传输距离从“厘米级”大幅缩短至“毫米级”，不仅实现了低功耗、低延迟，而且还有更高的带宽，有效解决了传统方案的诸多难题。

从技术验证迈向规模化商用阶段

时间来到2026年，CPO技术正处于从“技术验证”向“规模化商用”过渡的关键阶段，国内外众多厂商纷纷布局，竞争态势激烈。

国际巨头如英伟达（NVIDIA）、博通（Broadcom）、英特尔等已完成技术闭环。英伟达是CPO技术应用最积极的推动者，计划于2026 - 2027年实现800G/1.6T CPO的规模化商用，用于连接其庞大的GPU集群。其推出的Quantum - X InfiniBand配合台积电的先进封装，可提供115Tb/s总带宽；Spectrum - X光子以太网基于Spectrum - 6芯片，利用CPO技术实现交换机与GPU的高效互联。通过与台积电深度合作，采用3D封装技术将光引擎与ASIC芯片堆叠，功耗较传统方案降低30%。

台积电在CPO产业链中的角色发生转变，从单纯的代工厂成为规则制定者。其推出的COUPE平台，利用SoIC - X技术实现电子芯片与光子芯片的3D垂直键合，成为英伟达、博通等芯片巨头的唯一选择。目前，只有台积电的COUPE平台能在超高带宽下将每比特功耗降至5pJ以下。而且，台积电专门划拨CoWoS产能用于硅光子项目，凸显了光互连在其战略中的重要地位。

博通推出相关技术，通过混合键合技术巩固封装领先地位。其Tomahawk 5交换机芯片通过CPO方案绑定下游客户，致力于将功耗降至10pJ/bit以下。英特尔作为硅光技术的老牌企业，凭借其IDM优势，同时开展硅光芯片的设计与制造，积极推动CPO标准化，并在材料科学上进行创新，以应对大尺寸封装的翘曲问题。

面对海外的技术封锁和供应链限制，中国厂商采取“标准开放+生态协作”的策略，在3.2T超高速率上寻求弯道超车。

华工科技表现突出，是全球首家实现3.2T CPO液冷光引擎量产的企业。其采用硅光集成 + Chiplet架构，能效低至5pJ/bit，功耗较传统方案降低70%，已通过微软Azure和英伟达的严苛测试。此外，华工科技自主掌握了量子点激光器、铌酸锂调制器等核心器件，摆脱了对海外供应链的依赖。

中际旭创作为全球光模块的龙头企业，深度绑定国际大客户，与英伟达联合开发3.2T CPO原型机。其1.6T CPO模块全球市占率超50%，锁定了英伟达80%的订单份额，同时大力推进自研硅光芯片，计划在2026年将自给率提升至50%以上。

光迅科技具备极强的垂直整合能力，实现了“光芯片-器件-模块-子系统”的全链条自主。其全球首发1.6T OSFP224 CPO模块，传输延迟低至0.8微秒，25G EML光芯片良率稳定在95%以上，打破了海外垄断，成本比进口方案低40%。

此外，罗博特科通过并购德国ficonTEC，切入了英伟达的CPO封装设备供应链；太辰光作为康宁的代工伙伴，主要供应CPO组件中的光纤重排（Shuffle Box）等关键组件。

CPO面临的困难：挑战重重

尽管CPO技术前景广阔，但目前仍面临诸多挑战。散热难题首当其冲，芯片和光器件距离过近，热量密度极高，而光器件对温度敏感，需要极其精密的液冷或微通道散热技术。制造工艺方面，封装精度要求达到纳米级，良率控制难度大，导致目前成本较高。维修性也是一大问题，由于光引擎和芯片同生共死，一旦其中一个损坏，可能需要更换整个封装单元，不像传统模块那样可以单独更换。

虽然面临挑战，但CPO是未来数据中心发展的必然趋势。市场规模上，预计到2027年，在800G和1.6T端口总数中，CPO端口将占近30%。长远来看，随着3.2T甚至更高速率的需求出现，CPO将成为主流。技术融合方面，CPO将与Chiplet（芯粒）技术、存算一体技术深度融合，推动计算架构向“光子-电子协同”演进，不仅应用于数据中心，未来还可能渗透到6G通信和智能驾驶领域。

总之，CPO技术为解决AI时代的数据拥堵和能耗过高问题应运而生，它通过物理上的零距离，构建起数据传输的数字高速公路，是支撑未来算力发展的核心底座之一。

低功耗、低延迟！CPO技术迈向规模商用新阶段图1