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光电共封装CPO技术原理与数据中心应用.docx
资料介绍
光电共封装CPO技术原理与数据中心应用
一、引言
光电共封装（CPO）是将光学引擎与电子芯片直接集成在同一封装内的先进封装技术，实现Tbps级高速数据传输。CPO从根本上解决了传统电互连在带宽、功耗和传输距离上的瓶颈，是AI数据中心和超算集群中高速互连的重要发展方向。CPO技术的核心价值在于将光模块与交换芯片的距离从数厘米缩短到毫米级，大幅降低了信号损耗和功耗。
二、CPO的技术原理
2.1 传统光模块的局限性
在传统可插拔光模块方案中，光引擎位于设备前面板，通过PCB上的长铜走线与交换ASIC相连。随着交换带宽的提升，铜走线的信号损耗和功耗问题愈发严重，成为数据中心带宽升级的瓶颈。
2.2 CPO的架构
CPO将光引擎与交换芯片或计算芯片封装在同一基板上，光引擎和芯片之间的距离缩短到毫米级，信号损耗显著降低。CPO使用硅光芯片实现光信号的发射和接收，通过光纤阵列与外部光网络连接。
三、CPO的关键技术
3.1 硅光芯片
硅光芯片在SOI衬底上集成激光器、调制器、探测器和波导等光电子器件，使用CMOS兼容工艺制造。硅光芯片的集成度不断提高，可以集成数十个光通道。
3.2 光学耦合
光引擎与光纤阵列之间的光学耦合是CPO的关键技术挑战，需要亚微米级的对准精度。微透镜阵列和光栅耦合器是常用的光学耦合方案。
3.3 封装集成
CPO封装需要将光引擎和电子芯片集成在同一封装内，同时处理好光学信号路径和电学信号路径。
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