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光电共封装CPO技术在存储系统中的前景.docx
资料介绍
光电共封装CPO技术在存储系统中的前景
1 引言
光电共封装（Co-Packaged Optics, CPO）将光引擎与电芯片封装在同一基板或腔体内，通过光互连替代传统电互连实现芯片间的高速数据传输。在AI算力需求爆发推动下，传统电互连面临带宽密度、功耗和距离三重瓶颈，CPO通过光互连的低损耗、高带宽特性为突破这些瓶颈提供了根本性解决方案。在存储系统中，CPO技术正在从数据中心级的CXL内存池化向HBM的近存互连扩展。
2 电互连的瓶颈
2.1 带宽密度限制
传统电互连在信号频率超过10GHz后，趋肤效应和介质损耗导致信号衰减急剧增加。在PCIe Gen6（64GT/s）和Gen7（128GT/s）中，信号损耗已接近铜互连的物理极限，需要复杂的均衡器（EQ）和转发器（Retimer）补偿，功耗和延迟显著增加。
2.2 功耗限制
电互连的功耗随数据速率呈超线性增长。在32GT/s以上，每比特传输功耗超过5pJ/bit，其中发射端、信道和接收端的功耗各贡献约1/3。光互连在同等带宽下，每比特功耗可降低至1-2pJ/bit。
2.3 距离限制
电互连的传输距离受信号衰减限制，在PCB上超过30cm后需要转发器。在数据中心的内存池化场景中，CXL需要支持数米级的物理距离，电互连已无法满足要求。
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