CPO光模块能取代传统光模块吗？

一、技术本质：CPO的定位与价值边界

CPO（Co-Packaged Optics）的核心创新在于光电转换单元与ASIC/GPU等主芯片的一体化封装集成，其诞生直指传统可插拔光模块的物理瓶颈：

电互连损耗瓶颈： 随着单通道速率突破200Gbps，主芯片与远端光模块间的电信号传输损耗（C2M损耗）呈指数级增长，迫使系统引入高功耗DSP芯片补偿信号失真。

空间与集成度限制： ASIC芯片周边面积无法容纳传统光模块，CPO通过特制小型化光引擎（CPO Transceiver Module）与主芯片紧邻封装，将电互连距离缩短至毫米级，显著降低功耗与延迟。

需明确概念区分：

CPO系统：指光电共封装后的完整计算单元。

CPO光模块：专为CPO系统设计的高集成度光收发组件，需适配硅光集成、3D封装等工艺。

二、技术路线：硅光主导与材料革新

CPO光模块的实现高度依赖硅光子（SiPh）集成技术：

集成优势：硅光技术可在单芯片上实现调制器、波导、探测器等元件的单片集成，体积较传统分立器件缩小70%，满足CPO的尺寸严苛性。

光源方案：外置ELSFP（External Light Source with Fiber Panel）成为主流，通过独立激光器阵列供应多通道光信号，规避芯片发热对光源稳定性的影响。

基板材料突破：玻璃波导基板因热膨胀系数与硅芯片匹配，支持更高互连密度，未来有望替代有机基板，实现光电器件在封装层的直接耦合。

三、产业化挑战：成本与可靠性的双重门槛

尽管CPO在性能上具备理论优势，其规模化落地仍需突破两大核心约束：

成本竞争力：

硅光芯片、3D封装、激光器阵列等新增环节推高初期成本。以1.6T CPO模块为例，单价较可插拔800G模块高300%，需通过良率提升与规模化降本。

传统可插拔模块在成熟供应链支撑下仍具显著成本优势，尤其在100G以下市场。

可靠性验证：

CPO系统需通过高温老化、振动冲击等严苛测试，确保10万小时无故障运行。Meta数据显示光模块故障可导致AI集群效率骤降40%，而CPO的不可插拔特性增加维护难度。

四、市场定位：场景分化下的共存逻辑

CPO并非全面替代传统光模块，而是针对特定场景的优化方案：

核心渗透领域：数据中心短距高速互连

AI算力集群要求TB级跨节点带宽与μs级延迟，CPO功耗较可插拔方案降低50%，成为超节点刚需。

光模块配比率提升：B100 GPU与光模块配比从1:3（H100）升至1:8，拉动1.6T CPO需求，2030年市场规模预计达81亿美元（CAGR 137%）。

传统模块优势领域：

接入网（PON/5G前传）：占光模块市场10%，极致低成本是首要诉求，CPO的高集成度价值难以体现。

相干传输：占市场40%，追求长距大容量与高信噪比，需复杂DSP算法支持，与CPO的短距优化架构不兼容。

边缘网络：环境适应性要求高，可插拔模块的灵活更换特性不可替代。

五、产业格局：中国厂商的差异化路径

2025年全球CPO市场呈现“双轨竞争”态势：

路径一：全栈自研技术驱动

通过自主研发硅光芯片（支持50G通道后向兼容），实现核心交换设备CPO端口密度显著提升。积极参与大型数据中心工程，推动数据中心能效优化至PUE 1.1以下水平。

路径二：深度绑定国际客户与全球供应链

与国际领先客户联合开发下一代1.6T CPO原型机。依托海外制造基地，并利用关税策略，在北美市场占据显著份额。

路径三：高性价比方案突破

短期内，共封装光学（CPO）技术在超算中心等对密度和功耗敏感的场景预计将获得显著应用，而传统的可插拔光模块仍将在电信接入、企业网络等需要灵活性的领域保持主流地位。从长远生态发展看，光互连技术将呈现分层演进趋势：CPO更适用于芯片级的超短距高速互连，线性可插拔光学（LPO）有望在机架内部连接实现优化，而可插拔模块则继续服务于对灵活组网有较高需求的场景。这一技术演进正推动光通信产业的竞争核心从单纯的端口速率提升，转向更强调光电协同设计的综合能力。未来，那些在硅光芯片技术、先进封装工艺以及系统架构创新方面具备协同优势的厂商，更有可能在塑造下一代光互连标准中占据有利地位。

审核编辑 黄宇