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CPO 目前用在哪裡?它取代了什麼?
共同封裝光學(CPO)將光引擎移至交換晶片旁,縮短高速電訊號路徑並降低功耗。目前主要用於 AI 資料中心的乙太網路與 InfiniBand 交換器,優先取代交換器端的可插拔光模組。運算晶片的光學 I/O 仍在驗證階段;光纖、PCB 與短距離銅線則仍有其用途。
共同封裝光學(Co-Packaged Optics,CPO)的核心,是把光電轉換從設備前面板的可插拔光模組,移到交換晶片附近。傳統路徑是「交換晶片 → PCB 上的高速電走線 → 可插拔光模組 → 光纖」;CPO 則縮短晶片到光引擎之間的電連接,再由光纖傳送資料。這能減少長走線造成的訊號損耗及補償功耗。
已知應用與原有產品 1) AI 資料中心的乙太網路交換器,連接大量伺服器與機架 – CPO取代了交換器端的可插拔光收發模組,以及晶片通往模組的部分高速電連接。這部分目前已公開的資訊可以看到Broadcom 已交付 51.2 Tb/s 的 Bailly CPO 交換器;合作夥伴 Micas 公布交換器量產。NVIDIA 表示 Spectrum-X Ethernet Photonics 已進入生產。 2) AI/高效能運算的 InfiniBand 網路 – CPO取代了InfiniBand 交換器端的可插拔光模組。目前公開資訊顯示NVIDIA 推出 Quantum-X Photonics;雲端業者 Lambda 公開展示 Q3450-LD 工程樣品及測試規畫。樣品測試尚不能代表全面部署。 3) 更大規模的加速器互連 - 視設計而定,CPO可能減少部分銅纜、板上電連接或可插拔光模組。 Broadcom 將 Tomahawk 6–Davisson 定位於大型 AI 叢集,並公布早期客戶供樣。運算晶片本身的光學 I/O 則較早期:Intel 已展示與 CPU 共同封裝、傳送即時資料的原型。
目前替代關係最明確的,是交換器端的可插拔光收發模組,例如原先插在前面板的 OSFP 類模組。Lambda 展示的 CPO 交換器,前面板便改用光纖陣列連接;但鏈路另一端仍可能使用可插拔光模組。CPO 的導入因此要按設備的每一端判斷,不能直接視為整條鏈路的光模組都被取代。
另一項可能減少的是部分訊號補償元件。光引擎靠近交換晶片後,原本用來克服長距離高速電走線損耗的重定時器、DSP 或等化電路,可能隨架構調整;具體能省去哪些元件,仍取決於產品設計。
CPO 不會讓光纖、PCB 或所有銅線消失。某些 CPO 設計仍在前面板配置可更換的外部雷射;NVIDIA 的機櫃網路方案也同時使用短距離銅纜與向外擴張的光連接。較長距離的資料中心互連,仍有使用可插拔同調光模組的方案。
對 PCB/CCL 產業而言,可觀察的方向是需求位置改變:交換晶片至前面板光模組的部分超高速走線縮短,封裝基板、光纖耦合、散熱及其餘高速電路的設計則更受重視。這是根據已公布架構作出的產業推論;僅憑設備採用 CPO,還無法判定某類 CCL 的整體用量會增加或減少。
資料來源與備註
- 參考資料
- - Broadcom:Bailly CPO 交換器交付與架構
- - Broadcom:合作夥伴量產進度
- - NVIDIA:Spectrum-X Ethernet Photonics 生產進度
- - Lambda:Quantum-X CPO 工程樣品紀錄
- - Intel:共同封裝光學 I/O 原型展示
- - OIF:外部可插拔雷射規格