CPO技术：毫米级传输、超50%降耗与1.6Tbps突破

电子发烧友网报道（文/李弯弯）在人工智能算力需求爆发与数据中心能效要求提升的双重驱动下，光电共封装（CPO）技术正从实验室走向产业化前沿。这项将光引擎与计算芯片深度集成的技术，通过缩短信号传输路径、降低功耗密度，成为突破传统光模块技术瓶颈的关键方案。
 
CPO技术的核心在于通过先进封装实现光电子协同优化。传统可插拔光模块采用分离式架构，光模块与计算芯片通过PCB基板连接，信号传输距离达数十厘米，导致功耗与延迟居高不下。CPO技术将光引擎直接集成在计算芯片封装体内，使光电信号传输距离缩短至毫米级，功耗降低超50%，传输速率突破1.6Tbps。
 
在物理实现层面，CPO形成三条技术演进路径。2D平面封装通过基板布线实现光引擎与计算芯片的平面互连，具有工艺成熟、成本可控的优势，但集成度受限。2.5D封装引入中介层（Interposer），利用硅通孔（TSV）技术实现光电器件与计算芯片的三维互连，台积电COUPE技术将光引擎尺寸压缩至传统方案的1/5。3D封装则通过晶圆级垂直堆叠，实现光电芯片的直接键合，英伟达Quantum-X交换机采用该技术，在144个端口实现115.2Tbps全双工带宽，液冷系统使单芯片热密度处理能力达1kW/cm²。
 
技术突破背后是材料科学与封装工艺的协同创新。铌酸锂薄膜调制器将驱动电压降低至1.5V，量子点激光器实现-40℃至85℃宽温域稳定输出。TSMC与NVIDIA合作攻克MRM硅光引擎制造难题，通过微透镜晶圆级集成将光纤对准精度提升至亚微米级，良率突破90%。这些创新使CPO模块在400G/800G速率下，功耗较传统方案降低70%，延迟控制在1ns以内。
 
全球CPO产业呈现双雄争霸格局。NVIDIA凭借Quantum-X与Spectrum-X两大产品线占据数据中心市场制高点，其MRM硅光引擎实现200Gbps/通道的PAM4调制，单设备功耗较传统方案降低30%。与TSMC联合开发的3D封装工艺，使光引擎与ASIC芯片的互连密度提升3倍，支持1.6Tbps速率下液冷温升控制在5℃以内。
 
中国厂商在政策驱动下实现技术反超。光迅科技自主研发的25G EML光芯片良率稳定在95%以上，1.6T硅光引擎量产良率达90%，其ELSFP模块支持CPO可拆卸维护，解决密集封装散热难题。中际旭创800G光模块出货量占全球60%以上，获英伟达15亿美元框架订单，线性直驱光模块覆盖400G/800G全场景。
 
产业链协同创新催生生态效应。烽火通信推出FitNeo LCS液冷解决方案，通过芯片级制冷实现PUE<1.1，其3.2Tb/s液冷CPO超算光引擎与英伟达合作推进硅光技术商用。太辰光Shuffle Box光纤重排方案随海外算力龙头CPO产品交付，业绩弹性显著。中国计算机互连技术联盟（CCITA）主导制定CPO国家标准，推动形成从芯片到系统的完整生态。