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從業者，不禁感慨昔日的“小甜甜”、現在的“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紅，盤點下CPO淡出公眾視野背后的原因。

CPO本質為光電高度集成，理論上成本/功耗收益明顯

說起CPO，就得提到可插拔光模塊。自從數據中心產業蓬勃發展，可插拔光模塊和數據中心交換機就開始了長相廝守，相互成就，一路從100G發展到400G，直至今日的800G。

交換機和光模塊（圖片來源于網絡，僅供示意）

交換機內部有一顆交換芯片，用于數據的轉發。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：

一個是光電轉換單元，通過激光器將電信息轉換為光信息后，經過光纖傳輸出去。 CPO交換機中的光電轉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光模塊中的光電轉換單元小型化，集成化。

另一個是光數字處理器(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，格調高，非常戳人。這套概念讓當時業內的硅光從業者狠狠振奮了一把。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者來說就是重大利好，畢竟誰不希望自己從事的行業代表著未來方向呢。

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（圖片來源于網絡，僅供示意）

下圖是一個業界典型的CPO系統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（圖片來源于網絡，僅供示意）

單看這個51.2T 的CPO是非常唬人的，彼時業界積極跟進，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。業界各方也是紛紛開啟腦洞，大膽暢想。早在2022年，業界已經大膽預測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（圖片來源于網絡，僅供示意）

CPO熱潮曇花一現，可靠性、運維有致命缺陷，LPO 異軍突起延續可插拔形態

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

下圖比較直觀地說明了傳統可插拔，LPO可插拔光模塊，CPO光電共封裝的區別。

傳統可插拔光模塊系統中，交換芯片和可插拔光模塊中都有數字處理功能，分別是DSP1和DSP2。CPO系統則是將光電轉換單元轉移到了交換芯片附近，僅保留交換芯片上的數字處理能力。與傳統可插拔光模塊相比，LPO可插拔光模塊去除了內部的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點。

可插拔，CPO，LPO 區別

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，還是那個陪伴交換機一路走來的“賢伉儷”。很多互聯網廠商一看，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。據有效統計，按10度法則，環境溫度每升高10度，硬件/模塊失效率就增加1倍。反觀CPO廠商，至今仍沒有發布一定量級的可靠性驗證結果，而大多數客戶沒有動力去針對CPO做大規模的試點，可靠性的質疑聲一直存在。

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，不同數據中心、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，能夠互聯互通，才是CPO廠商迫切需要回答的問題。因此直到現在也沒有看到CPO真正的商業落地。

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大規模組網中，成千上萬張卡協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網絡節點，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，業界OTT等主流AI玩家仍然延續“老路子”，即使是北美這些大戶也并沒有部署CPO。

總結

CPO雖然理論先進，但實際應用起來這幾個問題就是攔路虎， 特別是在要求大規模組網的AIGC領域，系統的可靠性，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DSP的可插拔光模塊未來一定是業界主流。

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