共封装光器件（CPO）技术是下一代数据中心架构的关键推动因素，它通过将光引擎与开关硅紧密集成，有望实现前所未有的带宽密度和功率效率。但经过近十年的发展，这项下一代光互连技术在广泛的商业化应用方面进展如何呢？
但在我们深入探讨 CPO 的技术路线图及其未来部署前景之前，这里简要介绍一下这种硅光子架构，以及它如何为人工智能 (AI)、高性能计算 (HPC) 和高速网络应用提供支持，在这些应用中，通过铜线传输电信号已经达到极限。
图1：CPO 将光收发器直接集成到交换机 ASIC 或处理器中，从而实现低功耗、高带宽链路。来源：博通
CPO（光子封装）将光器件直接集成到单个封装中，最大限度地缩短了电气路径长度，显著降低了信号损耗，增强了高速信号的完整性，并降低了延迟。换句话说，CPO 利用高带宽光引擎来提高数据吞吐量，这些光引擎可提供更高的数据传输速率，并且比传统的铜缆连接更不易受电磁干扰 (EMI) 的影响。
此外，这种硅光子集成技术通过减少对高功率电驱动器、中继器和重定时器的需求，提高了电源效率。例如，通过缩短铜线，CPO 可以显著改善链路预算，从而省去数字信号处理器 (DSP) 或重定时器功能。这显著降低了每比特功耗，而每比特功耗是人工智能数据中心管理的关键指标。
以下是 2025 年 CPO 主要活动的预览；它展示了产品发布情况以及 CPO 基本构建模块的实际准备情况。
2025年1月，Marvell宣布其定制XPU架构与CPO技术相结合取得了进展。该公司展示了其定制AI加速器架构如何利用高速SerDes、芯片间接口和先进封装技术，将XPU计算硅、HBM和其他芯片与3D SiPho引擎集成在同一基板上。
这样就无需将电信号从 XPU 封装中通过铜缆或 PCB 传输出去。此外，XPU 之间的连接可以实现比电缆更快的传输速率和 100 倍的传输距离。Marvell 的 3D SiPho 引擎支持 200 Gbps 的电接口和光接口。
图2：集成 CPO 的 XPU 通过将 XPU 密度从单个机架内的几十个提高到跨多个机架的数百个，从而提升了 AI 服务器的性能。来源：Marvell
Marvell网络交换业务部高级副总裁兼总经理Nick Kucharewski表示：“人工智能扩展服务器需要更高的信令速度和更远的传输距离，以支持前所未有的XPU集群规模。将共封装光器件集成到定制XPU中，是利用更高的互连带宽和更远的传输距离来扩展性能的合乎逻辑的下一步。”
四个月后，即2025年5月，博通公司展示了其第三代单通道200G CPO技术。该公司于2021年推出了Tomahawk 4-Humboldt芯片组，开启了CPO征程；而第二代Tomahawk 5-Bailly芯片组则成为业界首个量产CPO解决方案。
博通公司光系统事业部副总裁兼总经理尼尔·马加利特表示：“博通多年来致力于完善我们的CPO平台解决方案，我们第二代100G/通道产品的成熟度和生态系统的完善程度便是最好的证明。”该公司还声称，除了边缘交换ASIC和光引擎技术外，它还提供由无源光组件、互连和系统解决方案合作伙伴组成的全面生态系统。
图3：CPO 通过解决传统可插拔光器件的功率限制和物理局限，提供了一条可持续发展的道路。来源：博通
2025年10月，博通公司声称，Meta公司在高温实验室环境下对其CPO解决方案进行了100万链路小时的测试，期间未出现任何链路抖动。链路抖动是指短暂的连接中断，是高性能数据中心网络可靠性的关键指标。
除了博通和Marvell等CPO巨头之外，硅光子领域还有一些值得关注的初创公司，致力于克服电气I/O瓶颈。例如，光互连解决方案供应商Ayar Labs已将其TeraPHY光引擎集成到台湾新竹芯片开发商环球晶元股份有限公司（GUC）的ASIC设计服务中。
2025年11月，Ayar Labs宣布已将其光学引擎集成到GUC的先进封装和ASIC工作流程中，这是未来CPO部署的关键一步。此次联合设计有助于解决CPO集成面临的关键挑战：架构、电源和信号完整性、机械以及散热。
图4：在本 CPO 中，两个 TeraPHY 光引擎芯片（左）与一个客户 FPGA（中）集成在同一 SoC 封装内。来源：Ayar Labs
“如果没有光学技术来克服电气I/O瓶颈，人工智能和数据中心规模化的未来将无法实现，”Ayar Labs首席技术官兼联合创始人Vladimir Stojanovic表示。“与GUC在先进封装和硅技术方面的合作，是展示我们的光学引擎如何加速超大规模数据中心和人工智能规模化应用中共封装光学器件部署的重要一步。”
尽管 CPO 的支持者急于宣称 CPO 革命即将到来，但像 Yole Group 这样的行业观察人士认为，大规模部署将在 2028 年至 2030 年间进行。与此同时，插入式模块（插入位于 PCB 边缘交换机的前面板）仍将保持竞争力。
市场研究公司LightCounting预测，未来十年，光模块仍将占据数据中心光链路的大多数。但与此同时，光收发器技术也将继续稳步发展，将光器件更靠近专用集成电路（ASIC）。
这是因为传统的可插拔光模块由于开关ASIC和光引擎之间存在较长的电气线路，日益受到信号损耗、功耗和延迟的限制。CPO通过将光引擎放置在更靠近开关芯片的位置，克服了这些限制。
将光引擎迁移到更靠近开关ASIC的位置，可以缩短用于电信号传输的铜线长度，从而提高电气性能。然而，要将光引擎无缝连接到开关ASIC或XPU上，需要一系列封装方法，包括2.5D中介层、硅通孔（TSV）、扇出型晶圆级封装以及混合键合实现的3D集成。
这些先进的包装技术正在稳步发展，CPO（复合包装氧化物）的应用也在不断扩展。IDTechEx预测，到2036年，CPO市场规模将超过200亿美元，2026年至2036年的复合年增长率将达到37%。
来源：https://www.edn.com/where-co-packaged-optics-cpo-technology-stands-in-2026/，侵删
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