電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李彎彎）在人工智能算力需求爆發(fā)與數(shù)據(jù)中心能效要求提升的雙重驅(qū)動(dòng)下，光電共封裝（CPO）技術(shù)正從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化前沿。這項(xiàng)將光引擎與計(jì)算芯片深度集成的技術(shù)，通過(guò)縮短信號(hào)傳輸路徑、降低功耗密度，成為突破傳統(tǒng)光模塊技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵方案。

CPO技術(shù)的核心在于通過(guò)先進(jìn)封裝實(shí)現(xiàn)光電子協(xié)同優(yōu)化。傳統(tǒng)可插拔光模塊采用分離式架構(gòu)，光模塊與計(jì)算芯片通過(guò)PCB基板連接，信號(hào)傳輸距離達(dá)數(shù)十厘米，導(dǎo)致功耗與延遲居高不下。CPO技術(shù)將光引擎直接集成在計(jì)算芯片封裝體內(nèi)，使光電信號(hào)傳輸距離縮短至毫米級(jí)，功耗降低超50%，傳輸速率突破1.6Tbps。

在物理實(shí)現(xiàn)層面，CPO形成三條技術(shù)演進(jìn)路徑。2D平面封裝通過(guò)基板布線實(shí)現(xiàn)光引擎與計(jì)算芯片的平面互連，具有工藝成熟、成本可控的優(yōu)勢(shì)，但集成度受限。2.5D封裝引入中介層（Interposer），利用硅通孔（TSV）技術(shù)實(shí)現(xiàn)光電器件與計(jì)算芯片的三維互連，臺(tái)積電COUPE技術(shù)將光引擎尺寸壓縮至傳統(tǒng)方案的1/5。3D封裝則通過(guò)晶圓級(jí)垂直堆疊，實(shí)現(xiàn)光電芯片的直接鍵合，英偉達(dá)Quantum-X交換機(jī)采用該技術(shù)，在144個(gè)端口實(shí)現(xiàn)115.2Tbps全雙工帶寬，液冷系統(tǒng)使單芯片熱密度處理能力達(dá)1kW/cm2。

技術(shù)突破背后是材料科學(xué)與封裝工藝的協(xié)同創(chuàng)新。鈮酸鋰薄膜調(diào)制器將驅(qū)動(dòng)電壓降低至1.5V，量子點(diǎn)激光器實(shí)現(xiàn)-40℃至85℃寬溫域穩(wěn)定輸出。TSMC與NVIDIA合作攻克MRM硅光引擎制造難題，通過(guò)微透鏡晶圓級(jí)集成將光纖對(duì)準(zhǔn)精度提升至亞微米級(jí)，良率突破90%。這些創(chuàng)新使CPO模塊在400G/800G速率下，功耗較傳統(tǒng)方案降低70%，延遲控制在1ns以內(nèi)。

全球CPO產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)雙雄爭(zhēng)霸格局。NVIDIA憑借Quantum-X與Spectrum-X兩大產(chǎn)品線占據(jù)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)制高點(diǎn)，其MRM硅光引擎實(shí)現(xiàn)200Gbps/通道的PAM4調(diào)制，單設(shè)備功耗較傳統(tǒng)方案降低30%。與TSMC聯(lián)合開(kāi)發(fā)的3D封裝工藝，使光引擎與ASIC芯片的互連密度提升3倍，支持1.6Tbps速率下液冷溫升控制在5℃以內(nèi)。

中國(guó)廠商在政策驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)技術(shù)反超。光迅科技自主研發(fā)的25G EML光芯片良率穩(wěn)定在95%以上，1.6T硅光引擎量產(chǎn)良率達(dá)90%，其ELSFP模塊支持CPO可拆卸維護(hù)，解決密集封裝散熱難題。中際旭創(chuàng)800G光模塊出貨量占全球60%以上，獲英偉達(dá)15億美元框架訂單，線性直驅(qū)光模塊覆蓋400G/800G全場(chǎng)景。

產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新催生生態(tài)效應(yīng)。烽火通信推出FitNeo LCS液冷解決方案，通過(guò)芯片級(jí)制冷實(shí)現(xiàn)PUE<1.1，其3.2Tb/s液冷CPO超算光引擎與英偉達(dá)合作推進(jìn)硅光技術(shù)商用。太辰光Shuffle Box光纖重排方案隨海外算力龍頭CPO產(chǎn)品交付，業(yè)績(jī)彈性顯著。中國(guó)計(jì)算機(jī)互連技術(shù)聯(lián)盟（CCITA）主導(dǎo)制定CPO國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)形成從芯片到系統(tǒng)的完整生態(tài)。