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共封装光学CPO技术重构AI数据中心互连架构.docx
资料介绍
共封装光学CPO技术重构AI数据中心互连架构
引言
随着AI大模型训练集群规模持续扩大，传统可插拔光模块的互连架构在带宽密度、功耗和延迟方面日益捉襟见肘。共封装光学（Co-Packaged Optics，CPO）技术通过将硅光引擎与数字交换芯片直接封装在一起，消除了长距离电互连的瓶颈，成为AI数据中心互连架构演进的关键方向。2026年，CPO技术已从概念验证迈过早期商用拐点，开始在超大规模AI集群中部署。
CPO技术原理
架构创新
CPO技术的核心在于将实现光电转换的硅光引擎与交换芯片或AI加速器芯片通过先进封装技术集成在同一封装内。传统可插拔光模块中，电信号需要在芯片和光模块之间通过PCB走线传输，导致信号衰减和功耗增加。而CPO技术将光引擎放置在与交换芯片毫米级的距离内，大幅缩短了电互连路径。
CPO技术使得光互连的能效大幅提升，相比可插拔光模块方案，功耗降低可达50%至65%，同时信号完整性显著改善。
关键技术要素
1. 硅光引擎
1.1 基于CMOS兼容工艺制造的光子集成电路（PIC），集成调制器、探测器、波导等光器件
1.2 采用硅基光电子平台，实现光电器件的高密度集成
2. 先进封装集成
2.1 通过2.5D/3D封装技术将硅光引擎与电子芯片集成
2.2 采用混合键合或微凸点实现光电芯片间的超高密度互连
3. 激光器集成方案
3.1 外部激光器方案：激光器外置，通过光纤耦合至硅光引擎
3.2 集成激光器方案：将激光器直接集成在硅光引擎上（仍在研发中）
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