C114訊 6月17日消息（水易）市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)YOLE Group在最新報(bào)告中表示，人工智能的迅猛發(fā)展，尤其是大語言模型和生成式AI的興起，正在推動(dòng)共封裝光學(xué)器件（CPO）的廣泛應(yīng)用。AI工作負(fù)載對(duì)高帶寬、低延遲和能效提出了更高要求，以連接超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心或“AI工廠”中的百萬個(gè)GPU。關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力包括數(shù)據(jù)傳輸需求、能源效率、可擴(kuò)展性以及行業(yè)投資。
在橫向擴(kuò)展（scale-out）網(wǎng)絡(luò)中，CPO能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離、高帶寬的連接（例如機(jī)架之間），具備更低的延遲和功耗，非常適合用于AI驅(qū)動(dòng)的云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及以太網(wǎng)/InfiniBand網(wǎng)絡(luò)。可插拔光模塊將在計(jì)算節(jié)點(diǎn)上繼續(xù)使用，直到CPO技術(shù)更加成熟。
在縱向擴(kuò)展（scale-up）網(wǎng)絡(luò)中，CPO 取代了銅纜，提供更佳的連接性能、更遠(yuǎn)的傳輸距離和更低的功耗，對(duì)于GPU間或節(jié)點(diǎn)與交換機(jī)之間的互連至關(guān)重要，尤其是在AI訓(xùn)練和高性能計(jì)算（HPC）場(chǎng)景中。
初期的CPO部署將首先聚焦于scale-up網(wǎng)絡(luò)，隨后再向scale-out網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。
2025年GTC大會(huì)上，英偉達(dá)發(fā)布了Spectrum-X和Quantum-X硅光子交換芯片，標(biāo)志著CPO在AI基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用邁出了重要一步。這些交換機(jī)使用 CPO 連接具有 1.6Tbps 端口的 GPU。英偉達(dá)在其Rubin架構(gòu)中采用CPO技術(shù)，突破了NVLink的限制，實(shí)現(xiàn)了更快、更具擴(kuò)展性的低功耗互連。
YOLE表示，CPO市場(chǎng)價(jià)值在2024年為4600萬美元，預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到81億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)137%。這一增長(zhǎng)主要由從可插拔光模塊向CPO、以及從銅纜向光通信的轉(zhuǎn)變所驅(qū)動(dòng)，旨在應(yīng)對(duì)功率、密度、可擴(kuò)展性、帶寬和傳輸距離等方面的挑戰(zhàn)。
CPO將光模塊與交換機(jī)ASIC或處理器集成在一起，從而在scale-out（云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)）和scale-up（AI/GPU集群）網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)高帶寬、低功耗的互連。CPO供應(yīng)鏈涵蓋半導(dǎo)體晶圓廠、光電子制造商、封裝服務(wù)商和光纖廠商等多個(gè)環(huán)節(jié)（如下圖）。
CPO利用光子集成電路（PIC）結(jié)合激光器、調(diào)制器和波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)高效的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換。scale-out網(wǎng)絡(luò)使用標(biāo)準(zhǔn)化的PIC以支持低成本的以太網(wǎng)交換機(jī)，而scale-up網(wǎng)絡(luò)則依賴定制化的PIC來實(shí)現(xiàn)如NVLink這樣的高容量AI互連接口，并通過PAM-4或NRZ調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)每秒數(shù)萬億比特的吞吐量。基于臺(tái)積電5nm和3nm工藝的交換機(jī)ASIC則確保了高效的數(shù)據(jù)路由。
光子封裝方面，主要采用2.5D（在同一基板上并排放置）或3D（通過通孔或EMIB堆疊）技術(shù)。2.5D方案具有高密度互連和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，但面臨可擴(kuò)展性和散熱方面的挑戰(zhàn)；3D方案則減少了占用空間并降低了功耗，但制造復(fù)雜度更高。ASIC/光子小芯片邊緣的帶寬密度是關(guān)鍵，光子中介層支持堆疊小芯片的2D光學(xué)I/O，從而提高密度，減少延遲，并簡(jiǎn)化 HPC和數(shù)據(jù)中心的集成。
YOLE認(rèn)為，CPO不斷發(fā)展以滿足AI需求，scale-out側(cè)重于成本和規(guī)模，而scale-up則專注于性能和定制化，正在變革數(shù)據(jù)中心的連接方式。與此同時(shí)，由AI驅(qū)動(dòng)的CPO正在重塑數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，英偉達(dá)、博通和臺(tái)積電等企業(yè)引領(lǐng)這一趨勢(shì)。 
