光模塊、oDSP與交換機交換芯片是數據中心光互連的核心組件，而LPO（線性驅動可插拔光學）和CPO（共封裝光學）的出現正推動行業向更低功耗、更高密度演進。

一、核心組件功能解析

1.光模塊：光電轉換的橋梁

光模塊是實現電信號與光信號相互轉換的關鍵器件，廣泛應用于數據中心、電信網絡等場景。其核心功能包括：

光電轉換：發射端通過激光器將電信號調制為光信號，接收端通過探測器將光信號轉換為電信號。

速率適配：支持從100G到1.6T的多速率標準（如QSFP-DD、OSFP等），滿足不同距離（50m至2km）的傳輸需求。

信號處理：傳統光模塊依賴DSP芯片進行信號均衡、糾錯和色散補償，例如400G光模塊中DSP功耗占比約50%。

2.oDSP：光模塊的“大腦”

oDSP（光數字信號處理器）是光模塊內價值量最高的電芯片（占BOM成本20%-30%），其核心作用包括：

調制與解調：在數通場景中，PAM4oDSP通過4電平調制提升單通道速率（如50G/100G），并補償信號失真；在電信長距場景中，CoherentoDSP采用相干調制（如QPSK）實現高靈敏度傳輸。

信號再生：通過數字信號處理（如前向糾錯FEC）恢復受損信號，確保長距離傳輸的可靠性。

功耗痛點：800G光模塊中oDSP功耗約6-8W，成為光模塊功耗的主要來源。

3.交換機交換芯片：數據轉發的中樞交換芯片是交換機的核心，負責高速數據幀的路由與轉發，其功能包括：

端口互聯：支持多端口高速連接（如112GSerDes），實現服務器、存儲設備間的低延遲數據交換。

協議處理：集成PAM4調制、CDR（時鐘數據恢復）和流量控制功能，確保信號完整性。

協同優化：在LPO方案中，交換芯片需承擔部分原由oDSP實現的信號補償功能，如線性均衡和時鐘恢復。

二、LPO與CPO的技術突破及影響

1.LPO：可插拔架構的降本增效

技術特點：

去DSP化：通過高線性度Driver/TIA芯片替代DSP，取消CDR和復雜數字處理，使800G LPO模塊功耗成本以及延遲大大降低。

兼容性：保留QSFP-DD/OSFP等可插拔封裝，支持熱插拔維護，適合短距（<2km）AI算力集群和成本敏感場景。

標準進展：基于OIFCEI-112G-Linear-PAM4協議，已支持800G部分產品商用，但224GSerDes仍需進一步驗證和探索。

行業影響：

功耗革命：單機柜100個400GLPO模塊年省電費超2000元（PUE1.5），散熱成本同步降低。

供應鏈重構：減少對Marvell/Broadcom等DSP廠商的依賴，推動Driver/TIA芯片國產化。

場景局限：依賴交換機ASIC的信號補償能力，適合同構網絡，在異構復雜網絡中競爭力較弱。

2.CPO：共封裝架構的性能躍升

技術路徑：

近封裝演進：從NPO（光學引擎與芯片同板）到CPO（芯片與光引擎共封裝），信號傳輸距離從10cm縮短至毫米級，功耗降低30%-50%。

集成形態：分為A型（2.5D封裝）、B型（Chiplet封裝）和C型（3D封裝），逐步實現硅光芯片與交換ASIC的深度融合。

硅光核心：CPO依賴硅光技術實現高密度光器件集成，預計2030年硅光市場份額將達60%。

行業影響：

性能提升：1.6TCPO系統可支持51.2T總帶寬，延遲降至亞納秒級，滿足AI訓練集群的超高帶寬需求。

生態挑戰：初期依賴專有設計（如NVIDIAQuantum-X），缺乏統一標準，且光引擎故障需整機更換，運維成本高。

市場分化：CPO主要用于縱向擴展（scale-up）網絡（如多機柜AI集群），而橫向擴展（scale-out）仍依賴可插拔模塊。

三、未來趨勢與技術博弈

1.多技術共存：

LPO主導中短期：2025-2027年，LPO在AI算力集群和中小數據中心快速滲透，預計2027年新增超800萬個1.6TLPO端口。

CPO長期潛力：2030年后，隨著硅光工藝成熟和生態完善，CPO在超大規模數據中心逐步商用，尤其在100T+速率場景。

傳統模塊延續：DSP方案仍將在長距、異構網絡中占據主流，且通過Link Optimized-DSP優化功耗。

2.技術協同創新：

硅光融合：硅光技術同時支撐LPO（降低Driver/TIA成本）和CPO（實現高密度集成），成為兩者的底層技術基礎。

封裝突破：3D封裝和TSV（硅通孔）技術推動CPO向C型演進，進一步縮小體積并提升散熱效率。

標準統一：IEEE802.3和OIF的推進，將加速LPO的互聯互通；而CPO需建立開放生態以解決兼容性問題。

3.產業鏈重構：

芯片廠商：Marvell/Broadcom在DSP領域仍具優勢，但需應對LPO的沖擊；NVIDIA/Intel通過CPO整合硅光與ASIC，強化系統級競爭力。

光模塊廠商：中際旭創、新易盛等積極布局LPO/CPO，但需平衡技術投入與市場需求，避免過早押注單一方案。

代工廠：臺積電、意法半導體等加大硅光產能，推動CPO規模化生產。

四、總結

LPO和CPO的出現標志著光互連技術從“可插拔主導”向“集成化演進”的轉折。LPO以低功耗、易部署的特點成為中短期主流，而CPO憑借極致性能代表長期方向。兩者的博弈將推動數據中心架構向更高效、更智能的方向發展，同時也為硅光、先進封裝等底層技術帶來新的機遇與挑戰。未來，多技術路線的協同發展將成為行業常態，而標準統一與生態合作將是決定技術落地速度的關鍵。

審核編輯 黃宇