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英偉達將推出CPO交換機，CPO應用落地提速

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text":"電子發燒友網報道（文/梁浩斌）CPO即光電共封裝技術 ， 是應用于光模塊的技術革新方案 ， 被認為是下一代高速光通信的核心技術之一 。 目前各大芯片廠商都推出了CPO方案 ， 不過目前仍在推動落地的過程中 。 最近有消息稱 ， 英偉達將在今年3月的GTC大會上推出應用CPO技術的交換機新品 ， 這或許將加速CPO技術的落地 。 115.2T交換容量 ， 144個800G端口英偉達此前曾向客戶展示過一款采用CPO技術的Quantum 3400 X800 IB交換機 ， 計劃將在2025年第三季度開始量產 ， 預計這次英偉達將要發布的以太網交換機將是該型號產品 。 從公開渠道獲得的信息 ， Quantum 3400 X800 IB是一款4U高度的交換機 ， 采用全液冷散熱 ， 有六排共144個MPO光纖接線口 ， 單個接線口最高支持800G ， 另外交換機還設有18路外置可插拔光源模組 。 而Quantum 3400 X800 IB核心自然是其交換機芯片 ， 內部采用了4顆28.8T的交換機芯片 ， 總共提供115.2T的交換容量 。 在Quantum 3400 X800 IB上由于有四顆交換機芯片 ， 為了提高數據處理能力 ， 實際使用中四顆交換機芯片之間不需要直接進行通信 ， 英偉達使用的方案是將光纖數據流通過ConnectX-8網卡拆分成四路 ， 并分別傳輸到四顆交換機芯片上進行處理和轉發 ， 并最終在ConnectX-8網卡端合并 。 ConnectX-8是英偉達在2024年推出的一款專為大規模AI設計的網卡 ， 提供800Gb/s的數據吞吐量 。 Quantum 3400 X800 IB中使用到CPO技術 ， 光引擎模塊和交換機芯片封裝在同一基板上 ， 光信號通過光纖進入到光引擎后 ， 通過光纖陣列進入到SiPho硅光子器件（包含光調制器、波導、耦合器等）中 ， 硅光子器件中的光調制器可以將光信號和電信號互相轉換 。 其中在發送端 ， DRV/TIA驅動光調制器 ， 將電信號轉換為光信號；在接收端 ， TIA接收光信號 ， 并將其轉換為電信號 。 轉換后的電信號通過封裝基板傳輸到交換機的其他部分 ， 交換機對這些信號進行處理后 ， 通過PCB進行進一步的數據轉發 。 而更加具體的參數和技術細節 ， 要等英偉達GTC大會后才能確認了 。 CPO落地進展踏入2025年 ， CPO技術落地似乎開始進入加速階段 。 在傳出英偉達推出CPO交換機的前幾天 ， 臺積電與博通的合作也傳出新進展 。 消息顯示 ， 臺積電與博通在3nm工藝上的CPO關鍵技術微環調制器(MRM)調試成功 ， 預計2025年初可以交付樣品 ， 并有望在下半年實現1.6Tbps光電器件的量產 。 微環調制器是一種基于微環諧振器（Micro-Ring Resonator MRR）的光學調制設備 ， 它利用了光在微小環形波導中的共振效應來實現對光信號的操控 。 這種技術能夠有效提高發射器效率 ， 提高數據傳輸速率 。 而博通此前也展示了使用CPO技術的51.2T交換機系統 ， 其中包含8個6.4T的FR4光引擎 。 單個光引擎中包含64通道的PIC與EIC芯片 ， driver/TIA采用CMOS工藝 ， 單通道信號速率為100Gbps 。 這些系統采用了FOWLP封裝方案以降低成本并提高良率 ， 博通計劃在2025年第二季度推出其首款CPO交換機 。 英特爾在2024年的OFC大會上展示了其最新的光學計算互連OCI方案進展 ， OCI芯粒集成了硅光子集成電路 ， 包括片上激光器和光放大器、與電子集成電路 ， 支持高達4Tbps的雙向數據傳輸速率 ， 與第五代PCIe兼容 。 目前英特爾的OCI芯粒支持每個方向上64個通道的32Gbps數據傳輸 ， 傳輸距離可達100米（盡管由于飛行時間延遲 ， 實際應用可能限制在幾十米以內） ， 使用八對光纖 ， 每對攜帶八個密集波分復用（DWDM）波長 。 共封裝解決方案的能效也非常高 ， 每比特僅消耗5pJ ， 相比之下 ， 可插拔光收發模塊大約為15pJ/bit 。 Marvell在2024OFC大會上也推出了其最新的6.4T 3D封裝硅光引擎 ， 包含32條電光混合通道 ， 單通道的信號速率為200Gbps 。 單個通道還集成了驅動器、調制器、TIA、光電探測器、MUX和DEMUX ， 其中TIA和驅動器采用了3D封裝集成技術 。 該光引擎支持從1.6T到6.4T以及更高帶寬的應用 。 總體來看 ， 頭部大廠將CPO量產時間定在2025年 ， 今年內或許我們能夠看到一些CPO產品陸續應用在數據中心 。 另外 ， 國內方面光迅科技、天孚通信、新易盛、中際旭創、劍橋科技等光模塊廠商都有投入到CPO技術的開發中 。 光迅早在2023年就發布了CPO ELS自研光源模塊 ， 可以支持3.2T CPO 。 不過 ， 從光模塊廠商的反饋來看 ， 市場上主流聲音還是希望繼續沿用可插拔技術 ， CPO模塊實際上需要與交換機或是XPU廠商進行深度合作 ， 實際主導在于交換機廠商或是XPU廠商 ， 這注定了只有足夠規模的大廠才能使用CPO技術 。 而另一方面 ， 由于CPO技術的高度集成性 ， 相關模塊在可靠性、替換性上相比當前的光模塊沒有優勢 ， 且價格必然也更高 。 當然 ， 大廠如英偉達、英特爾等具備足夠的話語權 ， 以及可以將CPO技術與自家的XPU/ASIC產品結合 ， 擁有整合優勢 ， 可以更快地將CPO技術整合至旗下的高算力產品中 。 不過對于其他規模更小的數據中心客戶 ， 考慮到成本和可維護性等問題 ， 光模塊依然有其優勢 。 小結CPO技術在更高帶寬需求的數據中心應用中具有其獨特的優勢 ， 且能夠解決傳統可插拔光模塊在功耗、帶寬密度上的瓶頸 。 未來更高速率的計算和數據傳輸需求下 ， CPO技術還是會在數據中心中占有一席之地 。 "

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