火狐体育apk:光互连最火概念！我国原生CPO规范草案来了决胜数据中心未来

　　跟着人工智能（AI）、大数据、云核算等新式运用如火如荼，这个源起高性能核算的互连技能，正开展成AI集群和大型数据中心核算集群进步传输速率、下降全体功耗的抢手技能革新方向。

　　当时，亚马逊AWS、微软、Meta、谷歌等云核算巨子，思科、博通、Marvell、IBM、英特尔、英伟达、AMD、台积电、格芯、Ranovus等网络设备龙头及芯片龙头，均在前瞻性地布局CPO相关技能及产品，并推进CPO规范化作业。

　　不出意外，接下来两到三年，北美大型数据中心将呈现很多可产品化的CPO技能。

　　在本年的世界光通讯顶会OFC上，CPO也毫无争议地持续成为焦点论题，多家厂商展现其概念产品：如博通和英特尔环绕OIF CPO规范进行了联合静态展现，加拿大公司Ranovus和AMD展现了依据量子点光频梳光源和微环技能的低功耗模仿驱动800G CPO传输原型，多家硅光芯片商演示了800G/1.6T单芯片高度集成的可行性……

　　在可预见的将来，CPO走向老练和商用后，不只将改动光模块工业的竞赛格式，还有望在数据中心和高性能核算范畴掀起新的技能飓风。

　　就在前不久，国内仅有原生的CPO规范草案已拟定结束，进入各厂商联合技能验证阶段。

　　该规范将怎么与工业链相关企业构成协力？它和国外CPO规范比较有哪些差异性特色，又与此前备受重视的原生chiplet规范存在怎样的相关？这一技能能否为我国东数西算工程供给助力？

　　环绕许多问题，近来，芯东西与我国核算机互连技能联盟秘书长郝沁汾及立讯技能光电产品线总经理高旻圣博士（Dr. Mike.Kao）进行深化沟通，了解我国CPO规范的最新进展，并详细解读这一新式互连技能的开展头绪与要害应战。

　　▲无锡芯光互连技能研究院院长、无锡芯光集成电路互连技能工业服务中心主任、我国核算机互连技能联盟秘书长、中科院核算所研究员郝沁汾（图左），立讯技能光电产品线总经理高旻圣博士（图右）

　　跟着摩尔定律趋缓，芯片制程工艺演进迫临物理瓶颈，进步数据中心网络速度，正成为优化全体体系核算才干的一条要害之径。

　　共封装光学（CPO，Co-Packaged Optics）又叫光电共封装技能、芯片级光互连技能，是一种可代替传统前面板可插拔光模块的新式超小型高密度光模块技能。它将硅光模块和电芯片封装集成在一同，能以更低本钱和功耗，将从电芯片出来的高速电信号转换成光信号，并传输到远处。

　　该技能首要运用于数据中心内部，在交流机/路由器、服务器、存储等数据中心产品中作为组件技能，以处理高速高密度互连传输场景下，电互连受能耗约束难以大幅提高数据传输才干的问题。

　　现在，大数据、云核算、AI等运用需求的开展，正不断拉高数据中心的数据传输速率，而功耗日渐成为传统前面板可插拔光模块所面对的最大应战。

　　数据中心中的传输技能一般选用电信号，而当单通道电信号数据率到达100Gbps以上，其功耗极速升高。电芯片中的电传输链路驱动部分总功耗已占整个电芯片功耗的1/3以上，致使芯片规划散热困难，因而数据传输速率的持续提高难以为继。

　　这为CPO的加快开展供给了良机。当数据中心的数据传输在带宽密度要求大幅提高且单通道速率超越100Gbps，传统可插拔光模块和板载光学器材在本钱效益方面，将很难与CPO技能相媲美。

　　相较传统以III-V资料为根底的光技能，硅光技能具有的本钱、尺度等长处，为CPO在数据中心的成功运用供给了技能保证。全球现有的CPO规范和概念演示，绝大部分是依据硅光技能完结的。

　　依据闻名光通讯商场调研组织LightCounting在6月发布的最新调研陈述，近年硅光光模块商场规模的开展速度超预期，未来5年出货的大部分CPO端口将布置在HPC和AI集群中。

　　第一个阶段是前期技能探究。如IBM项目大多选用了VCSEL光技能，DARPA的POEM项目等也在用光互连代替在电芯片间的传统电互连技能。

　　但当韶光器材等一些根底技能尚不老练，大多时分，相关技能探究停留在技能原型阶段。以色列科技公司Compass曾做过一些商业化尽力，开发过一台运用CPO技能的中心路由器，将中心路由器芯片和外部的数据交流用依据VCSEL的光互连完结，不过终究并未获得商业成功。

　　第二个阶段，高性能核算等运用场景中对光互连技能的需求，推进了COBO等板载光模块技能的开展，但因板载光模块技能的技能限制（如仍然离电芯片有必定的间隔，处理的问题有限），COBO等技能的开展并未到达预期。

　　第三个阶段是在硅基光电子（Silicon Photonics）呈现并获得必定成功后，硅基光电子技能带来的良率、小尺度化等优势，进一步助攻CPO首先在数据中心交流机落地运用。

　　▲按技能区分的光模块商场规模猜测（来历：LightCounting，国联证券研究所）

　　未来，CPO还或许进入服务器、存储等产品中，用于CPU或AI芯片之间的互连，提高带宽、下降能耗、处理封装应战，成为杀手锏运用。

　　而要迈向更宽广的商场，获得更多数据中心客户的信赖，燃眉之急是将CPO规范拟定提上日程。

　　国外COBO和OIF等职业组织建立了作业组，国内中科院核算所牵头建立CCITA联盟（我国核算机互连技能联盟），为拟定前沿互连技能规范准备相关作业。

　　高旻圣谈道，在推进高速通讯微型化、高密度集成与高通讯容量技能往下一代演进的道路上，传统架构逐步乏力，而拟定CPO规范能够促进全体工业的晋级及生态供应链的重组。

　　拟定规范，是在一同约好规范的根底上构成广泛的社会分工。在郝沁汾看来，因为CPO光模块技能触及互连互通，只要构成规范，各类组件技能厂商才干安心依照约好的规范规范规划开发各种组件，用户才敢收购CPO技能，这也是发挥各家特长、促进技能创新的必要条件。

　　CCITA联盟于2021年5月发动在我国电子规范化协会的国内CPO规范立项作业，联合了超越40家会员厂商，规划交流机及网卡CPO运用场景的规范规范。

　　在CCITA的许多会员单位中，立讯技能是仅有一家一同触及衔接器和光电模块的事务单位，因而担任规范作业组的组长单位。

　　现在立讯技能已在国内及北美区域展开光模块事务，其100G/200G/400G硅光模块均已小批量出产，800G/1.6T硅光模块正在开发中。针对CPO专用芯片，立讯技能与国表里硅光芯片厂商进行联合开发，一同与自有衔接器事务协同，在CPO中调配运用其自研CPC（co-packaged copper）及PAM4 224G高速LGA/BGA衔接器的产品。

　　与CPO规范同期发动的，还有我国的chiplet规范。此前芯东西曾在《绕开先进制程封闭！我国小芯片规范草案行将公示，独家对话郝沁汾》一文中进行详细解读。

　　这两个技能规范均是在芯片之间依据基板进行衔接。不同之处在于，chiplet规范是电芯片间的衔接，首要用于微电子芯片的新式架构规划，CPO规范是电芯片和光芯片的衔接与混合集成，用于完结微电子芯片的高速光I/O。

　　值得注意的是，CCITA牵头的CPO规范，是当时我国仅有原生的CPO技能规范。

　　其意图是结合现在国表里在光互连技能开展及运用场景的差异，联合国内光模块、光收发芯片、电驱动扩大芯片、光源、衔接器等厂商，联合打造愈加合适我国的CPO规范，凭借规范构成广泛的光技能工业链条分工，以推进我国在光电子技能和工业方面的可持续开展。

　　据郝沁汾介绍，从运用场景来看，此前由国外厂商主张的OIF规范，仅重视了交流机侧的CPO模块厂商，其模块的带宽规范为3.2Tbps，详细完结为8x400G芯片。

　　而CCITA的CPO规范经过对现有AOC等前面板可插拔光模块规范进行剖析，一同考虑了交流机和服务器一侧网卡的CPO模块规范拟定，交流机一侧的模块带宽规范为1.6Tbps，详细完结为2x800G芯片（单通道112G），因而交流机一侧的MAC层完结约好为800G，在服务器网卡一侧的CPO模块其带宽为400Gbps，为400G单芯片完结。

　　现在，包含1.6Tbps（2x800G）交流机侧技能规范和400G服务器侧CPO技能规范的规范草案已完结，接下来将搜集各会员单位针对规范草案的主张来连续完善作业，并组织多厂商互操作性联合技能验证。

　　CPO技能生态链中，最接近老练的是各种光电芯片，如调制器、探测器、复用器材等及驱动扩大电路等，其在衔接器、3D集成、内置光源技能上还需进一步开发和构成老练的生态链条。

　　传统的前面板可插拔光模块中，电芯片与光芯片经过PCB电路板衔接；而在CPO光模块中，电芯片和光芯片之间经过封装基板衔接。因为衔接办法不同，两者的规划也相异，如CPO光模块中的光电芯片常被规划的很小，乃至选用单片集成的规划办法，且CPO光模块对衔接器和封装技能依靠程度较强。

　　郝沁汾告知咱们，我国在衔接器技能方面的根底较好，国表里CPO技能在封装技能方面距离不大，首要差异表现于各种光电芯片的规划方面，与国外技能大约有一代差异。

　　第一类是高密度的光电（驱动）芯片规划技能。因为CPO的场景要求，用于收发的光电器材有必要占有较小的空间乃至需选用3D封装办法进行规划，因而对各种光电芯片的规划要求较高。

　　第二类是高密度及高带宽的衔接器技能。相较传统的前面板插拔光模块技能，CPO中的衔接器品种多且要求高。如为了应对CPO模块或许呈现的牢靠性问题，CPO模块需规划成在基板上可插拔的办法，因而要规划相应的衔接器，这种基板上的衔接器的技能门槛会比前面板可插拔模块中的衔接器更高；再如因为光器材坐落基板上，因而光纤和光器材之间的耦合技能变得颇具应战。

　　第三类是封装和散热技能。CPO模块中的光电芯片或许选用3D集成，需用TSV等办法，别的因为CPO模块中放置光和电器材的空间非常狭小，散热成为一个巨大的应战。

　　CCITA CPO规范作业组所做的模仿仿线米的极点条件下，当选用1.6Tbps的CPO模块规划时，交流机芯片的温度非常高，简直无法正常的作业，因而需求特别的散热计划。

　　除了要霸占这些技能难关外，下一步较重要的，是与交流机主芯片厂商、服务器厂商深度协作，开发完好集成的CPO交流机、网卡，以推进CPO技能落地。

　　终究CPO能否成功，还将取决于其技能的完结本钱。场景足够多、模块量够大，才干将CPO的本钱降下来，完结盈余。

　　比较前面板可插拔光模块，现在CPO替换会相对费事和贵重。在郝沁汾看来，将CPO光模块的本钱降至和前面板可插拔光模块的本钱差不多乃至更低，才有或许彻底代替掉前面板可插拔光模块技能。

　　据LightCounting最新猜测，可插拔光模块将在未来5年内持续主导商场，可是CPO器材运用率会安稳增长，到2027年，CPO端口估计将占800G和1.6T端口总数的近30%。

　　当时CPO技能首要运用于数据中心的交流机和服务器侧的光模块，在数据中心对更高速度和更低功耗需求的拉动下，CPO的远景非常可观。

　　郝沁汾猜测，跟着根底200G/400G以太网的老练安稳商用布置，CPO技能估计在2025年后逐步在交流机侧老练商用，之后扩展至服务器侧，并或许有AOC和CPO技能混合存在的时间段。

　　另一方面，环绕服务器中的新式运用，如CPU或AI芯片间的互连，CPO技能或将扮演重要人物。

　　此外，跟着CPO技能被运用到更多大型数据中心中，用于处理短间隔数据传输技能瓶颈，该技能也有望间接地为我国正大力推进的东数西算工程建造做奉献。

　　咱们以为CPO在核算范畴的很多遍及和运用，是CPO技能开展的有生力量，咱们也期望我国企业能更多的投入到这个范畴，一同推进CPO技能的开展和运用，并享用CPO技能带来的开展盈利。郝沁汾说。