上周筆者參觀了上海MWC大會，看到CPO交換機重新被抬上了展臺桌面。作為一名硅光工程師兼通信行業(yè)從業(yè)者，不禁感慨昔日的“小甜甜”、現(xiàn)在的“牛夫人”也有重新上臺的一天。早在2022年，CPO（Co-Packaged Optics）概念股也曾在技術圈子里掀起層層浪花，時至今日聲音日漸趨微，漸漸淡出公眾視線。今天就來聊聊這個過氣網(wǎng)紅，盤點下CPO淡出公眾視野背后的原因。

CPO本質(zhì)為光電高度集成，理論上成本/功耗收益明顯

說起CPO，就得提到可插拔光模塊。自從數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，可插拔光模塊和數(shù)據(jù)中心交換機就開始了長相廝守，相互成就，一路從100G發(fā)展到400G，直至今日的800G。

交換機和光模塊（圖片來源于網(wǎng)絡，僅供示意）

交換機內(nèi)部有一顆交換芯片，用于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。交換芯片被封裝在基板上，并通過PCB上的走線連接到光模塊籠子。光模塊籠子從外部看就是一個插口，可用于插入光模塊，這也是可插拔光模塊的由來。

400G及以上速率的光模塊主要有兩個核心部件：

一個是光電轉(zhuǎn)換單元，通過激光器將電信息轉(zhuǎn)換為光信息后，經(jīng)過光纖傳輸出去。 CPO交換機中的光電轉(zhuǎn)化單元也被稱為光引擎(Optics engine)。所謂光引擎就是通過硅光集成技術將傳統(tǒng)光模塊中的光電轉(zhuǎn)換單元小型化，集成化。

另一個是光數(shù)字處理器(Digital Signal Processor，DSP)芯片， DSP具有非常強的信號均衡能力，能夠降低噪聲，提升信噪比。但DSP是光模塊部件中的功耗大戶，且價格并不便宜。

傳統(tǒng)交換機與可插拔光模塊

CPO技術通過集成方法，將光引擎和交換芯片放置在同一個基板上，通過光纖連接到交換機面板。交換芯片和光引擎緊鄰封裝在一起，可以極大地減少信號的傳輸距離，從而顯著降低功耗，提高信號完整性，減少延遲，同時縮小了體積。

CPO技術聽起來簡直就是天頂星科技，格調(diào)高，非常戳人。這套概念讓當時業(yè)內(nèi)的硅光從業(yè)者狠狠振奮了一把。畢竟CPO是把硅光引擎和交換芯片集成在一起，用上了硅光技術對于硅光從業(yè)者來說就是重大利好，畢竟誰不希望自己從事的行業(yè)代表著未來方向呢。

CPO交換機示意圖

封裝在一個基板上的交換芯片和多個光引擎（圖片來源于網(wǎng)絡，僅供示意）

下圖是一個業(yè)界典型的CPO系統(tǒng)demo，目前沒有正式部署，其搭載使用8個通道的FR4 硅光引擎，單個硅光引擎可實現(xiàn)6.4T的傳輸容量，配套了64通道，8顆那就是51.2T的容量，甚至使用了TSV(Through Silicon Via)，interposer，硅光Flipchip等先進的芯片封裝技術。某廠商宣稱，使用CPO系統(tǒng)可以將功耗降低30%。

某廠商CPO：左圖為交換芯片與光引擎共封裝，右圖為光引擎中硅光芯片（圖片來源于網(wǎng)絡，僅供示意）

單看這個51.2T 的CPO是非?；Ｈ说?，彼時業(yè)界積極跟進，各路神仙下場施展神通，2022年各大展會，論壇如果不講講CPO都不好意思跟同行交流。業(yè)界各方也是紛紛開啟腦洞，大膽暢想。早在2022年，業(yè)界已經(jīng)大膽預測CPO技術下一跳就是Optical I/O技術了，把光引擎的外殼拿掉，交換芯片做成一個更為緊湊的整體，提升集成度，進一步降低功耗（見下圖）。但設想畢竟只是設想，CPO在市場推廣上遭受了滑鐵盧。

CPO和光I/O（圖片來源于網(wǎng)絡，僅供示意）

CPO熱潮曇花一現(xiàn)，可靠性、運維有致命缺陷，LPO 異軍突起延續(xù)可插拔形態(tài)

正當CPO一路高歌猛進時，LPO橫空出世，迅速替代CPO成為行業(yè)新寵。標志性事件為騰訊2022年底聯(lián)合英偉達在開放數(shù)據(jù)中心論壇（ODCC）發(fā)表《112G線性互聯(lián)解決方案白皮書》。LPO全稱是linear pluggable optics，線性可插拔光模塊，是傳統(tǒng)可插拔光模塊的一個變種。

下圖比較直觀地說明了傳統(tǒng)可插拔，LPO可插拔光模塊，CPO光電共封裝的區(qū)別。

傳統(tǒng)可插拔光模塊系統(tǒng)中，交換芯片和可插拔光模塊中都有數(shù)字處理功能，分別是DSP1和DSP2。CPO系統(tǒng)則是將光電轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)移到了交換芯片附近，僅保留交換芯片上的數(shù)字處理能力。與傳統(tǒng)可插拔光模塊相比，LPO可插拔光模塊去除了內(nèi)部的DSP芯片，使得光模塊的價格和功耗顯著降低，但依然維持著可插拔模塊運維簡單的優(yōu)點。

可插拔，CPO，LPO 區(qū)別

由于LPO把可插拔模塊的價格打了下來，功耗也降低了，收益明顯，并且模塊還是“可插拔”形態(tài)，還是那個陪伴交換機一路走來的“賢伉儷”。很多互聯(lián)網(wǎng)廠商一看，還是原來的配方，價格功耗都降低了，最關鍵的是，可插拔光模塊的運維手段還是原來的路子，不用擔心CPO最致命的可靠性和隨之而來的維護問題。可以想象下，如果CPO交換機任意一個光引擎壞了，整個CPO交換機就算報廢了，對系統(tǒng)可靠性有極高的要求。

首先在可靠性方面，光元件的可靠性普遍低于電學元件。另外，CPO系統(tǒng)中需要將多個光引擎和交換芯片合封，散熱肯定不如可插拔架構。據(jù)有效統(tǒng)計，按10度法則，環(huán)境溫度每升高10度，硬件/模塊失效率就增加1倍。反觀CPO廠商，至今仍沒有發(fā)布一定量級的可靠性驗證結(jié)果，而大多數(shù)客戶沒有動力去針對CPO做大規(guī)模的試點，可靠性的質(zhì)疑聲一直存在。

其次，如果無法保障CPO的可靠性，那么簡單方便的運維手段也可以作為一種補償措施。然而CPO交換機運維困難的嚴重缺陷遲遲未被解決，出了問題只能整機更換，大大增加了運維的難度，影響運維效率。而傳統(tǒng)可插拔光模塊或者LPO光模塊可以直接替換，運維簡單。

第三則是標準化，不同數(shù)據(jù)中心、計算中心的框架都不盡相同，各個廠家CPO的技術方案也不大一致。如何進一步做到標準化，能夠互聯(lián)互通，才是CPO廠商迫切需要回答的問題。因此直到現(xiàn)在也沒有看到CPO真正的商業(yè)落地。

這里引用下谷歌的觀點，除了可靠性和可運維性之外，諸如加工良率、供應鏈安全、供電、后續(xù)的演進迭代等等技術和商務層面的問題也非常尖銳。

Google 對于CPO技術的觀點

這下無論是設備廠商還是模塊廠商迅速達成一致，CPO一時間被打入冷宮，只能看著LPO走上臺前，萬人追捧。

ChatGPT爆火點燃了全球AI算力建設的熱情。由于CPO功耗低的優(yōu)點，借助智算的風口，有重出江湖之勢。乍一看似乎有理，但仔細分析更不可行。在AIGC大規(guī)模組網(wǎng)中，成千上萬張卡協(xié)同計算一個訓練任務，一旦一臺CPO交換機故障，需要更換整個CPO網(wǎng)絡節(jié)點，同時需要重新連線，嚴重影響了大模型的訓練效率，須知現(xiàn)在AI訓練時間無比珍貴。

與CPO的運維災難相比，使用可插拔模塊+交換機的組合，走分布路線，運維簡單，符合傳統(tǒng)運維習慣，單點故障替換簡單，僅此一點就決定了智算的主流技術路線，業(yè)界OTT等主流AI玩家仍然延續(xù)“老路子”，即使是北美這些大戶也并沒有部署CPO。

總結(jié)

CPO雖然理論先進，但實際應用起來這幾個問題就是攔路虎， 特別是在要求大規(guī)模組網(wǎng)的AIGC領域，系統(tǒng)的可靠性，以及可運維性都是非常重要的考量，所以在AIGC市場，廠商還是用腳投票選擇了可插拔模塊路線，LPO和傳統(tǒng)DSP的可插拔光模塊未來一定是業(yè)界主流。

最后的最后，再啰嗦一句：兩到三年的時間尺度內(nèi)技術總是被高估，就像CPO描繪了一個虛幻的圖景，最后一直沒有真正商用。而在十年的尺度內(nèi)技術進步總是被低估，也許等不到CPO產(chǎn)品與生態(tài)的成熟，新的技術就會取而代之。