電子發(fā)燒友網報道（文/李彎彎）CPO（Co-Packaged Optics，光電共封裝）是一種將光學器件與電子芯片直接集成在同一封裝內的技術，旨在解決傳統數據中心網絡中高速信號傳輸的功耗、延遲和帶寬瓶頸問題。隨著人工智能、云計算和大數據等技術的快速發(fā)展，數據中心對網絡帶寬和能效的要求不斷提高，CPO技術逐漸成為行業(yè)關注的焦點。

CPO光電共封裝技術原理及挑戰(zhàn)

CPO技術核心原理在于通過縮短光電器件與芯片之間的物理距離，減少信號傳輸損耗，提升系統性能。在傳統數據中心或通信系統中，光模塊與交換芯片通常通過PCB板連接，信號傳輸距離較長，導致功耗高、延遲大，且難以滿足未來高速率的需求。

CPO的核心目標是通過將光引擎（如激光器、調制器、探測器等）與交換芯片（如ASIC）直接封裝在一起，顯著縮短電信號傳輸路徑，降低功耗和延遲，提升帶寬密度和系統能效。

CPO將光引擎與交換芯片集成在同一封裝體內，通常采用2.5D或3D封裝技術。2.5D封裝：通過硅中介層（Interposer）將光引擎與芯片連接。3D封裝：通過垂直互連（如TSV，硅通孔）實現更短的信號路徑。在CPO中，電信號從交換芯片到光引擎的傳輸距離縮短至毫米級，相比傳統方案的厘米級距離，信號損耗大幅降低。

光引擎負責將電信號轉換為光信號（發(fā)射端）或將光信號轉換為電信號（接收端）。CPO通過將光引擎與芯片集成，減少了外部光模塊的復雜性和功耗。由于信號傳輸路徑縮短，CPO可以減少對高功耗的SerDes（串行器/解串器）的依賴，進一步降低功耗。

CPO具有低功耗、低延遲、高帶寬密度、小體積等優(yōu)勢。通過縮短信號傳輸路徑和減少SerDes使用，CPO可顯著降低功耗。例如，相比傳統可插拔光模塊，CPO的功耗可降低50%以上。信號傳輸路徑的縮短大幅降低了延遲，滿足AI、高性能計算等對低延遲要求苛刻的應用場景。CPO支持更高的端口密度和帶寬，適用于未來數據中心和通信系統的高速率需求。集成化設計減少了系統體積，提高了空間利用率。

當然CPO技術當前也面臨挑戰(zhàn)：其一，由于光學器件對熱特別敏感，而共封裝結構中芯片和光學元件的集成度較高，散熱空間有限，散熱難度增大。CPO模塊集成了大量的光電器件，在工作過程中會產生較高的熱量密度，可達500W/cm2。如此高的熱量密度如果得不到有效管理，將導致模塊溫度升高，影響器件的性能和可靠性，甚至可能引發(fā)故障。目前，液冷和微通道散熱技術被認為是解決CPO散熱問題的有效途徑，但液冷系統的復雜性和成本較高，微通道散熱技術的制造工藝難度較大等。

其二，封裝工藝是實現CPO技術的關鍵環(huán)節(jié)之一，其復雜性和技術難度較高。TSV和TGV（玻璃通孔）等先進封裝技術是實現光電混合集成的重要手段，但TSV的良率較低，制造成本較高，TGV的對準精度要求高，工藝復雜等，限制了CPO技術的大規(guī)模產業(yè)化應用。

CPO關鍵企業(yè)及技術實力

CPO涉及到的關鍵企業(yè)眾多，涵蓋了光模塊、光芯片、光器件、交換機、封裝設備、散熱材料等多個領域，如中際旭創(chuàng)、光迅科技、新易盛、華工科技、博創(chuàng)科技、仕佳光子、源杰科技、立訊技術、光庫科技、天孚通信、銳捷網絡、紫光股份等。

中際旭創(chuàng)，全球光模塊行業(yè)龍頭，專注于800G/1.6T高速光模塊研發(fā)生產，產品用于數據中心和AI算力集群，800G光模塊全球市占率超50%，在CPO相關光模塊領域處于領先地位，深度綁定英偉達等國際巨頭。

光迅科技，在CPO封裝和硅光芯片領域有多年積累，產品覆蓋光芯片、無源器件及模塊。主要面向電信運營商和超算中心，提供定制化CPO解決方案。2024年聯合思科發(fā)布全球首款1.6T硅光模塊，并參與制定國際CPO標準。

新易盛，800G光模塊量產能力領先，已在OFC2023期間推出相關1.6T光模塊產品，是全球少數掌握1.6T光模塊量產技術的企業(yè)，2024年啟動CPO試產線，預計2026年規(guī)模化量產。

華工科技，國際一流光電企業(yè)，具備從芯片到模塊的全產業(yè)鏈能力。其光模塊產品覆蓋400G/800G，并布局CPO封裝測試產線。全球首發(fā)3.2Tb/s液冷CPO超算光引擎，能效低至5pJ/bit，功耗降低70%。

博創(chuàng)科技，硅光技術領先，400G量產、800G完成驗證，CPO散熱方案降低功耗23%，綁定Marvell開發(fā)AEC產品，是國內唯二實現商業(yè)化的企業(yè)，PLC光分路器/DWDM技術領先，布局CPO配套器件。

仕佳光子，提供CPO核心組件，如高功率CW DFB激光器、MPO連接器，適配1.6T光模塊，是光芯片國產化標桿，PLC分路器全球市占率20%。

源杰科技，25G激光器芯片技術突破者，CPO上游核心芯片供應商。全球10G激光器芯片市占率第一，CW大功率激光器技術適配CPO需求。單波100G EML、50G VCSEL芯片量產，支撐800G以上光模塊升級。

立訊技術，在CPO技術領域有深厚積累。自主研發(fā)的“共封裝光互連技術”創(chuàng)新性地將光收發(fā)芯片、光電信號轉換芯片與處理器集成，模塊體積縮小40%。與全球頭部硅光芯片廠商聯合開發(fā)專用光/電芯片，優(yōu)化信號完整性與功耗表現。

光庫科技，800G鈮酸鋰調制器芯片量產，適配CPO封裝，降低光模塊全周期成本40%，進入英偉達、思科供應鏈，覆蓋長距骨干網與超算中心。

天孚通信，光器件一站式解決方案商，CPO上游核心供應商。CPO系統是一個高度集成的光電通信架構，其中的關鍵環(huán)節(jié)包括激光器、微環(huán)調制器、光波導、光電探測器、驅動電路、光耦合器和熱管理系統等。天孚通信為CPO提供激光器、光放大器等關鍵無源器件，與中際旭創(chuàng)、博創(chuàng)科技等廠商深度合作。在高速光引擎封裝和散熱設計上具備專利優(yōu)勢。

銳捷網絡，全球首推CPO交換機，整機功耗降23%+液冷散熱成本降35%，參與制定CPO交換機國際白皮書，技術標準話語權突出。

紫光股份，推出國內首款51.2T CPO硅光數據中心交換機，融合液冷散熱和硅光技術，單芯片帶寬達51.2T，功耗降低40%以上，主要服務于AI算力網絡，滿足低時延、高吞吐需求。

寫在最后

CPO技術的工作原理是通過將光引擎和交換芯片集成在同一封裝體內，實現光電信號的高效轉換和低損耗傳輸。其核心在于縮短信號傳輸路徑、優(yōu)化功耗和熱管理，從而滿足未來高速率、低延遲、高帶寬密度的通信需求。隨著封裝工藝和散熱技術的進步，CPO技術有望在數據中心、高性能計算、人工智能等領域得到廣泛應用。