2024年光电共封装十大排行榜：人工智能数据中心核心互联方案

CPO（光电共封装）已经火了一段时间了。《中国电子报》去年有篇文章，预测CPO出货量会从800G和1.6T端口开始，2024到2025年商用，2026到2027年规模上量，2027年占比达到30%。听起来挺乐观，但到了今天，我们对明年CPO的销售规模又该怎么看？NPO作为可插拔和CPO之间的过渡方案，今明两年到底能不能撑起场面？这些问题，或许从下面的内容里能找到些线索。

智能体、大模型这些AI范式的落地，直接引爆了数据中心流量需求，GPU之间、计算集群之间的通信量也跟着指数级增长。结果就一个：数据“搬不动”成了最头疼的瓶颈。拿GPU互连来说，要是带宽不够，GPU大部分时间不是在算，而是在“等数据”，算力和能源就这么白白浪费了。

光互联技术因此被寄予厚望，被视为突破算力集群带宽瓶颈的关键。但“光进铜退”的路上，可插拔光模块那个传输损耗和功耗，又给数据中心能耗加了不小的负担。于是，大家的目光纷纷转向CPO。在5月底的“未来半导体生态大会”上，记者就亲眼瞧见了CPO的应用潜力。

光电集成三步走，CPO有望成为AI数据中心核心互联方案

光互联技术的演进，说白了就是光芯片（光引擎）和电芯片之间的距离越来越近。

广州增芯科技的严然副总裁把光电集成的路子分成了三步。

第一步是可插拔光模块，独立组件插在交换机端口上，问题很明显：长距传输损耗大、功耗高，还占地方，限制了端口密度。

第二步是过渡方案NPO，也就是近封装光学。它把光引擎通过Socket紧紧贴在主板上，跟ASIC芯片离得近，能满足800G到1.6T的速率需求。

第三步才是真正的下一代主流——CPO，把光引擎和计算芯片直接集成在同一块封装基板上，集成度大幅提升，电信号传输距离压缩到毫米级，信号完整性和功耗都优化了。

“可插拔方案部署虽然灵活，但功耗率太高，1.6T速率下就30瓦左右。AI Agent对速率和算法的要求越来越高，可插拔方案那能耗简直是天文数字。所以服务器端对CPO的需求才这么迫切。”严然说。

他告诉记者，NPO作为过渡方案，今明两年就会迎来爆发，逐步取代可插拔光模块。为什么？因为NPO能把功耗从30瓦降到9瓦左右，这方向很值得做。但要想再进一步优化功耗，必须上CPO，让光和电之间零距离，功耗降到2瓦以下。这三种方案都能做到1.6T基本速率，再往上突破，就只能靠CPO了。

湖北江城实验室的刘卓雄预研负责人也补充说，数据中心眼下正面临“双重危机”：一方面AI大模型让流量指数级增长，交换机带宽从51.2T往102.4T、204.8T跑，传输速率奔着224Gbps去；另一方面传统互联也快撑不住了，可插拔光模块里交换芯片到面板的长距离互联，损耗和功耗都大得吓人，互联环节在数据中心整体能耗占比越来越高。

而CPO的出现，恰好给速率和能耗这两个难题提供了解法。核心就是把光引擎和ASIC共封装在同一块基板上，电互联链路急剧缩短，功耗比可插拔模块明显降低。功耗降了，能耗比上去了，这才是CPO在数据中心大规模部署的真正推手。

玻璃基板、Micro-LED，CPO与“下一代技术”持续融合

作为前沿技术，CPO在基板和光源的选择上，也在不断融合新的封装路线和显示技术。

玻璃基板高平整度、低介电常数、低热膨胀系数，还透明，成了光模块封装的理想选择。在展会上，记者就看到了图灵量子展出的GCS-HiCPO方案。他们靠自研的飞秒激光直写技术，做出了玻璃基光波导和TGV中介层，再集成LNOI光子芯片，通过RDL重布线和混合键合，实现了大尺寸、高集成度的2.5D光电芯片融合封装。

图灵量子的杨志伟总监解释说：“我们要做百万级量子比特光量子计算机，就需要更大规模的光子光路，也就是更大的光芯片、更大规模的光互联。为此攻克了两项核心技术：一是基于薄膜铌酸锂的光子芯片集成，打造收发一体化集成芯片，这也符合光探测走向融合集成的趋势；二是基于玻璃基板的CPO，我们自研了玻璃TGV工艺。硅基板受硅晶圆量产规格限制，很难满足大尺寸需求；而玻璃基材的大尺寸制备和量产能力已经在显示产业验证过，能支撑更大尺寸的封装基板。”

在光源方面，Micro-LED作为一种“下一代显示技术”，凭借高带宽、低功耗的优势，也进了CPO供应商的视野。OIP科技的靳永刚CEO提到，微软的分析测试报告显示，Micro-LED的功耗只有激光发射器的5%。但有个致命问题：单波道传输速度远低于激光发射器。不过，通过单面积芯片上集成几百个Micro-LED阵列，这个缺陷可以补上。

严然指出，相比AR眼镜等微显示场景，用于光模块的Micro-LED没有那么严苛的尺寸微缩要求，良率更容易做高。真正的难点在于CPO工艺中，要把LED与发射端、接收端以及数据算法整合到一块芯片上。这个步骤目前还缺理想的技术方案，需要LED制造商和封装厂商一起合作搞定。

来源：互联网