英伟达将推出CPO交换机，CPO应用落地提速

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）CPO即光电共封装技术，是应用于光模块的技术革新方案，被认为是下一代高速光通信的核心技术之一。目前各大芯片厂商都推出了CPO方案，不过目前仍在推动落地的过程中。

最近有消息称，英伟达将在今年3月的GTC大会上推出应用CPO技术的交换机新品，这或许将加速CPO技术的落地。

115.2T交换容量，144个800G端口

英伟达此前曾向客户展示过一款采用CPO技术的Quantum 3400 X800 IB交换机，计划将在2025年第三季度开始量产，预计这次英伟达将要发布的以太网交换机将是该型号产品。

从公开渠道获得的信息，Quantum 3400 X800 IB是一款4U高度的交换机，采用全液冷散热，有六排共144个MPO光纤接线口，单个接线口最高支持800G，另外交换机还设有18路外置可插拔光源模组。

而Quantum 3400 X800 IB核心自然是其交换机芯片，内部采用了4颗28.8T的交换机芯片，总共提供115.2T的交换容量。在Quantum 3400 X800 IB上由于有四颗交换机芯片，为了提高数据处理能力，实际使用中四颗交换机芯片之间不需要直接进行通信，英伟达使用的方案是将光纤数据流通过ConnectX-8网卡拆分成四路，并分别传输到四颗交换机芯片上进行处理和转发，并最终在ConnectX-8网卡端合并。

ConnectX-8是英伟达在2024年推出的一款专为大规模AI设计的网卡，提供800Gb/s的数据吞吐量。

Quantum 3400 X800 IB中使用到CPO技术，光引擎模块和交换机芯片封装在同一基板上，光信号通过光纤进入到光引擎后，通过光纤阵列进入到SiPho硅光子器件（包含光调制器、波导、耦合器等）中，硅光子器件中的光调制器可以将光信号和电信号互相转换。其中在发送端，DRV/TIA驱动光调制器，将电信号转换为光信号；在接收端，TIA接收光信号，并将其转换为电信号。

转换后的电信号通过封装基板传输到交换机的其他部分，交换机对这些信号进行处理后，通过PCB进行进一步的数据转发。

而更加具体的参数和技术细节，要等英伟达GTC大会后才能确认了。

CPO落地进展

踏入2025年，CPO技术落地似乎开始进入加速阶段。在传出英伟达推出CPO交换机的前几天，台积电与博通的合作也传出新进展。

消息显示，台积电与博通在3nm工艺上的CPO关键技术微环调制器(MRM)调试成功，预计2025年初可以交付样品，并有望在下半年实现1.6Tbps光电器件的量产。微环调制器是一种基于微环谐振器（Micro-Ring Resonator, MRR）的光学调制设备，它利用了光在微小环形波导中的共振效应来实现对光信号的操控。这种技术能够有效提高发射器效率，提高数据传输速率。

而博通此前也展示了使用CPO技术的51.2T交换机系统，其中包含8个6.4T的FR4光引擎。单个光引擎中包含64通道的PIC与EIC芯片，driver/TIA采用CMOS工艺，单通道信号速率为100Gbps。这些系统采用了FOWLP封装方案以降低成本并提高良率，博通计划在2025年第二季度推出其首款CPO交换机。

英特尔在2024年的OFC大会上展示了其最新的光学计算互连OCI方案进展，OCI芯粒集成了硅光子集成电路，包括片上激光器和光放大器、与电子集成电路，支持高达4Tbps的双向数据传输速率，与第五代PCIe兼容。

目前英特尔的OCI芯粒支持每个方向上64个通道的32Gbps数据传输，传输距离可达100米（尽管由于飞行时间延迟，实际应用可能限制在几十米以内），使用八对光纤，每对携带八个密集波分复用（DWDM）波长。共封装解决方案的能效也非常高，每比特仅消耗5pJ，相比之下，可插拔光收发模块大约为15pJ/bit。

Marvell在2024OFC大会上也推出了其最新的6.4T 3D封装硅光引擎，包含32条电光混合通道，单通道的信号速率为200Gbps。单个通道还集成了驱动器、调制器、TIA、光电探测器、MUX和DEMUX，其中TIA和驱动器采用了3D封装集成技术。该光引擎支持从1.6T到6.4T以及更高带宽的应用。

总体来看，头部大厂将CPO量产时间定在2025年，今年内或许我们能够看到一些CPO产品陆续应用在数据中心。

另外，国内方面光迅科技、天孚通信、新易盛、中际旭创、剑桥科技等光模块厂商都有投入到CPO技术的开发中。

光迅早在2023年就发布了CPO ELS自研光源模块，可以支持3.2T CPO。不过，从光模块厂商的反馈来看，市场上主流声音还是希望继续沿用可插拔技术，CPO模块实际上需要与交换机或是XPU厂商进行深度合作，实际主导在于交换机厂商或是XPU厂商，这注定了只有足够规模的大厂才能使用CPO技术。

而另一方面，由于CPO技术的高度集成性，相关模块在可靠性、替换性上相比当前的光模块没有优势，且价格必然也更高。当然，大厂如英伟达、英特尔等具备足够的话语权，以及可以将CPO技术与自家的XPU/ASIC产品结合，拥有整合优势，可以更快地将CPO技术整合至旗下的高算力产品中。

不过对于其他规模更小的数据中心客户，考虑到成本和可维护性等问题，光模块依然有其优势。

小结：

CPO技术在更高带宽需求的数据中心应用中具有其独特的优势，且能够解决传统可插拔光模块在功耗、带宽密度上的瓶颈。未来更高速率的计算和数据传输需求下，CPO技术还是会在数据中心中占有一席之地。