链长制会议 | 高速光互连中CPO、OIO、可插拔光模块的“技术路线之争”

   2025-06-18 网络整理佚名1500
核心提示:随着数据中心对高带宽、低延迟和能效的需求不断增长,高速光互连技术已成为行业发展的核心焦点。

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随着数据中心对高带宽、低延迟和能效的需求不断增长,高速光互连技术已成为行业发展的核心焦点。CPO(Co-Packaged Optics)通过将光模块与芯片集成,显著提升带宽密度并降低功耗;OIO(Optical Input/Output)则以其超高速度和低延迟特性,为下一代数据中心架构提供新可能;而传统可插拔光模块凭借灵活性和成熟生态,仍占据重要地位。NV在GTC2025上发布的三款CPO switch,使得原本就不平静的CPO、OIO和可插拔光模块的技术路线之争,再添波澜。

在由中国光学工程学会主办,中国光学工程学会光电融合专委会、《光电融合-前沿与工程》期刊等共同承办的“第一届光电融合大会”上,来自中兴、光迅、华为、腾讯、阿里、百度、联通、奇点光子、摩尔线程、中国科学院半导体研究所、上海交通大学、国防科技大学、浙江大学等企业和科研机构的专家汇聚一堂,针对高速光互连中CPO、OIO、可插拔光模块技术的成熟度、功耗、可维护性、产业链的协同和未来发展等方面进行研讨,分享前沿洞察,探讨在超大规模数据中心快速发展的背景下如何定位与协同发展。

部分嘉宾发言总结

将来,CPO和光模块是共存的,应用场景不同。CPO的市场份额如何,取决于其可制造性。

——马卫东(光迅)

自200G/lane开始,CPO在智算互联scale-out及Scale-up(跨机架)场景下能耗等优势明确,应用层面面临的可靠性可维护性可生产性是能逐步解决的,预计自3.2T模块这一代将开始引入,与可插拔模块会长期共存。OIO重点是解决计算域电互联的瓶颈,应用场景,技术路线等还存在较多的不确定性,预计引入商用时间会晚于CPO。

——王会涛(中兴光电子)

CPO/OIO作为光电集成方案,代表了光电融合发展的未来,是大趋势,但是考虑到CPO/OIO面临的挑战和产业链情况,预计要在400G/lane才有可能上量;其中平台性的芯片加工和先进封装工艺是重中之重,需要产业链共同努力,在光电融合时代能跟上技术步伐。

——王建峰(华为)

CPO基本达到可量产状态,生态链条也逐步完善,上下游无论是终端用户,ODM厂商,芯片,封装,光耦合,密集光纤生产制备,自动化测试都逐渐丰满,CPO在高密度的scale up网络中的应用潜力巨大,怎样设计一个突破机架的scale up optics的total solution是我们目前考虑的重点。未来CPO会与模块共生共存,互联互通。

——Snow

CPO在200g/lane时代技术层面基本满足商用要求,其能否成为主流还取决于终端客户从应用场景、时间窗口、生态成熟度和运维方式的综合考量。OIO面临的挑战更多的是如何从应用场景和技术层面体现出相对于电互联的优势,待应用场景明确和技术成熟后,由于OIO供应端到应用端的一体性,可能会快速推广。

——张博(光迅)

新型光模块的标准化也需要行业关注。是否需要制定标准,在光电融合、光电紧密耦合的大背景下,标准化怎么开展,需要进一步讨论。

——沈世奎(联通)

CPO技术已成熟,但其能否推广关键取决于客户能获得多少实际价值。在封闭系统如AI加速器中,OIO的垂直整合优势更明显,因其可定制性强,更契合对性能极致追求的场景。他认为OIO更可能先行落地于封闭架构中,而现有开放生态系统(如交换机)则推广较难。

——谢崇进(奇点光子)

CPO和可插拔将在长时间内共存。CPO面向高带宽、高热密度AI计算场景是一种被迫的演进路径,适用于224G、448G等更高通道数的时代。腾讯在CPO switch方面已有探索,规模部署将视业务窗口与需求推动情况而定。

——付思东(腾讯)

持保守态度,认为开放网络生态与CPO的封闭性存在矛盾,部署存在交付能力与成本交叉点等现实问题。在技术成本尚未突破前,OIO在特定早期场景(如计算资源密集)或许更易落地。CPO和可插拔预计将混合使用。

——陆睿(阿里)

百度已做好技术储备但暂未量产CPO。封闭系统对故障的影响更大,需提前解决运维问题。GPU内部高带宽需求是推动CPO应用的驱动点,scale-up封闭系统将可能先行应用CPO。他认为未来仍是光的天下,需提前布局。

——万昳(百度)

AI算力持续scaling,推动涌现出更高算力和更复杂的计算系统,例如超节点它不仅是分布式异构计算,也是分层异构的分布式共享内存系统;在scale up高带宽内存域,任意算力芯片需要像总线一样,超低延迟的远程访问任意内存;如此高速的“访存”和计算,对光电融合技术,如LPO,CPO,OIO等,有着天然的升温的需求;预计加速计算GPU和系统,会成为计算产业和光电产业交叉创新的前沿。

——汤炜伟(摩尔线程)

A、多波长并行光互连是serdes一种,也是一条信道(光纤或铜线)以不同方式(多幅还是多波长)达到400G/lane相同目的,光口如何定义可能对功能芯片没那么重要;B、问题在于电口可适配哪种,单路200Gbd PAM4容易,还是PAM6或PAM8,还是多路50-64Gbd NRZ?这可能要回归功能芯片原生总线什么样;C、对于scale-up还有些特殊需求,相同总带宽是必须,同时要在BER约束下实现低延时,还要降功耗、提升密度;D、还有一点不可忽视,nvidia有强资源支持和完整的应用链条,其它企业要考虑产业链和分工限制,不一定谁都能复制。

——祁楠(中国科学院半导体研究所)

微环敏感性是OIO的核心挑战,当前热调节功耗高且稳定性差。团队正在研究相变材料与微环结合,以实现非易失零功耗波长调节,提升系统稳定性和能效,减小温度漂移影响,是未来OIO发展关键方向之一。

——李雨(上海交通大学)

无论CPO还是OIO,本质都是给芯片提供一个长距离高带宽信号接口,解决共同面临的高可靠,高可维护的光电共封装问题是重点,其他选用何种速率,何种调制格式,是否优化功耗,都可根据具体传输距离,延迟需求和电接口定义,具体问题具体分析。

——罗章(国防科技大学)

光传输和电计算融合进一步推动了通信力和算力的提升,会继续推动、优化分层场景应用,例如OIO用于芯片芯粒间互联、CPO用于交换机内部互联、可插拔用于边缘网络。”混合路线”也许能成为长期趋势,未来R&D会结合应用场景需求选择集成的光电融合设计工具,生成最优最有效的解决方案。

——张群(浙江大学绍兴研究院)

热点讨论问题总结

1. 关于CPO/OIO的“封闭性”问题

CPO和OIO作为高度集成化的光电融合技术,天然具备强耦合、系统封闭等特点,引发终端用户对其“生态封闭性”的担忧。阿里陆睿、联通沈世奎等嘉宾认为,这种技术若脱离现有开放式网络生态,难以大规模部署。Snow回应指出,CPO虽然在早期由供应商主导,但未来具备“走向开放”的可能。他强调CPO的光接口可满足IEEE标准,与可插拔光模块实现互联互通,并已授权多家光子合作公司,产业链并非封闭不可入。OIO作为与芯粒耦合的互联方案,其集成一体性虽更高,但标准和生态构建更具挑战。专家一致认为,打破“封闭”局限需依赖开放平台、标准化流程及多厂商协同。

2. 关于CPO的可维护性问题

CPO的可维护性问题,是其部署难点之一。由于CPO光引擎与芯片强耦合,一旦失效,将影响整板甚至整机运行,引发用户对其“爆炸半径”的担忧。百度万昳等提到,CPO故障处理难度远高于可插拔模块,现有运维体系需重新设计。对此,Snow表示CPO系统已经进行高温、长时可靠性测试,整机系统可靠性高,同时系统链路上减少了DSP,减少了Link flap的概率。此外,随着可靠性验证数据积累和更多的运营数据收集,可维护性问题可得到更好的理解以及缓解。也有观点提出,未来封装结构可采用“分层可替换”的设计,提升模块维修灵活性。整体而言,CPO的可维护性虽然是痛点,但并非无法解决,需要生态联动、工具支持和运维理念的同步革新。

主持人汤宁峰总工总结发言

本次会议汇聚了CPO、OIO、可插拔模块领域顶尖专家,覆盖芯片厂商、系统厂商、互联网公司、科研机构和运营商等全链条,是一次难得的行业深度交流。他认为,从各方观点来看,CPO与OIO均已具备一定技术成熟度,但在生态支持、运维体系与标准制定方面仍存挑战。

CPO、OIO与可插拔模块并非彼此对立,而应根据具体应用场景形成混合部署、长期共存的模式。他提出“技术决定路径,需求决定节奏”,在算力爆发与能耗挑战背景下,光电融合成为必由之路,但落地必须考虑运维性、可扩展性与经济性。

产业界应加强平台能力建设,建立国产可控的硅光工艺链,推动封装和生态开放,助力OIO和CPO标准化进程。最后,他呼吁行业转向“竞合”思维,共建共享,共同探索光电融合时代的最优解路径。

中国光学工程学会代表发言

中国光学工程学会常务理事、北京理工大学崔玉平教授指出:光电融合技术已成为后摩尔时代的重要突破口,正以“光速”重构全球科技竞争版图。无论是智慧城市或是数字城市底座建设,还是未来装备信息化和智能化场景的强烈需求,光电融合技术均是这些领域新质生产力生成的重要切入点和抓手。他认为本次讨论显示出光互连已进入系统性、结构性变革阶段,作为技术路线的CPO、OIO、可插拔模块正体现出各自的技术优势和发展路径。

他特别提到,当前产业正处于由竞争走向“竞合”的关键转折期,各大企业需打破壁垒、加强协作,共同推进光电融合标准化和产业化进程。同时他强调,任何先进技术都必须同时满足性能、成本、市场三者之间的最佳平衡,企业需在追求颠覆式创新的同时保障商业可行性。另外,他也呼吁国家加快建立原创性技术突破路线图,为光电融合构建统一标准体系。

最后,中国光学工程学会执行秘书长邓伟代表学会表态:将以此次会议为起点,持续搭建“产学研用”深度融合平台,围绕典型应用场景组织后续专题链长制会议,推动技术协作。他强调学会已具备制定团体标准的能力,未来将聚焦光电融合关键技术,支撑产业标准化发展。中国光学工程学会愿意成为桥梁,联结高校、企业、研究机构与用户需求,推动技术转化落地。

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