ChatGPT现象级应用的火热出圈加速了AI产业的进程，AI的高速发展增加了对更高的算力需求，也大幅提升了能耗和成本。
以作为算力载体的数据中心为例，根据中国电子技术标准化研究院数据，2021年全国数据中心总用电量为2166亿千瓦时，占全国总用电量的2.6%，相当于2个三峡水电站的年发电量，1.8个北京地区的总用电量。
在数据中心中，网络设备中的交换芯片、光模块、SerDes是三座“功耗”大山。此外，IT设备散热也是能耗的大头。为满足低功耗、低成本、高能效的诉求，CPO技术提供了新的解决方案，它能够降低网络设备如交换机、路由器等的自身工作功耗以及散热功耗。
随着近期ChatGPT在资本市场上的火爆，CPO也备受二级市场投资者的关注。那么，CPO的原理是什么呢？它的优势和技术挑战如何？是概念炒作，还是投资机会？投资者该如何关注呢？
核心看点：
目前CPO有两大技术及应用：一是基于VCSEL技术，针对超算及AI机群的短距离光互联；二是基于硅光技术，大型数据中心的机架及机群之间光互联的应用。
CPO的技术壁垒很高，核心技术挑战是高密度的光电（驱动）芯片设计技术、高密度及高带宽的连接器技术、封装和散热技术。
CPO是终极形态，NPO是过渡阶段。当前一些厂商可以提供NPO交换机。CPO可能在2024-2025年开始商用，在2026-2027年开始规模上量。
Q：CPO技术是什么？它有哪些优势？市场前景如何？
A：CPO（Co-packaged optics，共封装光学）是将网络交换芯片和光引擎（光模块）进行“封装”的技术。具体来说，CPO将网络交换芯片和光引擎共同装配在同一个Socketed（插槽）上，形成芯片和模组的共封装。
传统的连接方式是Pluggable（可插拔）。光引擎是可插拔的光模块。光纤过来以后，插在光模块上，然后通过SerDes通道，送到网络交换芯片（AISC）。
之所以要做集成（“封装”），是为了缩短了交换芯片和光引擎间的距离（控制在5~7cm），使得高速电信号能够高质量地在两者之间传输，满足系统的误码率（BER）要求。集成后还可以实现更高密度的高速端口，提升整机的带宽密度。此外，集成使得元件更加集中，也有利于引入冷板液冷。
CPO的兄弟，NPO（Nearpackaged optics，近封装光学），是将光引擎与交换芯片分开，装配在同一块PCB基板上。所以可见，CPO是终极形态，NPO是过渡阶段。NPO更容易实现，也更具开放性。
CPO形式基于硅光技术。硅光，是以光子和电子为信息载体的硅基光电子大规模集成技术。简单来说，就是把多种光器件集成在一个硅基衬底上，变成集成“光”路。它是一种微型光学系统。硅光之所以这么火，根本原因在于微电子技术已经逐渐接近性能极限，传统的“电芯片”在带宽、功耗、时延方面越来越力不从心，就改走了“（硅）光芯片”这个新赛道。
硅光集成工艺，具备低成本、低功耗、高集成度的潜质。在数通短距的场景，硅光模块取得局部商业成功，CPO方案因为能突破速率极限和结构简化，有望成为硅光最大应用场景。
CPO的优势。主要是降低能耗，也就是省电。其次，体积小，有助于引入液冷。因为能耗低和体积小，所以成本就更低。未来规模化上量后具备经济性。
图：CPO降功耗原理
CPO的市场前景。根据通信市场研究公司LightCounting，预计CPO将从800G、1.6T端口开始出货，于2024年开始商用，最早2026年规模上量，应用于超大型云服务商的数通短距场景。预计CPO的发货量将从2023年的5万件增加到2027年的450万件；预计到2027年，CPO端口将占800G和1.6T端口总数的近30%，CPO市场收入将达到54亿美元。
Q：作为先进的高性能封装形式，CPO有哪些技术壁垒和挑战？
A：CPO的技术壁垒很高，有三个核心技术挑战：高密度的光电（驱动）芯片设计技术、高密度及高带宽的连接器技术、封装和散热技术。CPO将增加带宽和缩小收发器尺寸，光学和硅片的高度集成，意味着制造商将需要新的工程能力和工厂。
目前只有博通、英特尔、Ranovus、英伟达、AyarLabs等少数公司具备向市场提供专有解决方案的内部能力。
Q：目前CPO的技术进展和商业进程如何？预计何时上量？
A：技术进展。前面提到，CPO的发展主要依赖于硅光技术的发展，分为两个阶段：第一阶段是NPO，也就是我们前面说的过渡阶段，在最短时间内享受到低成本、低功耗收益；第二阶段是CPO，这是交换机硅光技术的最终形态，可以极限降低网络的成本和功耗。
据COBO（板载光纤模块联盟），NPO是CPO技术方案的第一代，是当前现实情况下一些厂商都可以提供的。
CPO模式是一种多芯片模块，16个光引擎环绕交换芯片，25.6Tbps需要16个1.6Tbps模块，51.2Tbps需要16个3.2Tbps模块，在当前的技术条件下难以实现。
NPO方案依靠中间层Interposer（主板之上的一种高性能PCB底板），方便交换芯片到光引擎的信号路由，PCB无需升级、成本大幅降低，且无须担心同一底板上的光引擎出现故障。
据Lightcounting预测，CPO方案可能在2024-2025年开始商用，在2026-2027年开始规模上量。目前CPO有两大技术及应用：1）基于VCSEL技术，多模光纤，应用场景30米以内，针对超算及AI机群的短距离光互联（IBM为代表）；2）基于硅光技术，单模光纤，应用场景2公里以下，大型数据中心的机架及机群之间光互联的应用（微软和Facebook为代表）。
目前看，CPO商用尚需时日。除了因为CPO具有很高的技术挑战，考验厂商的研发能力和制程工艺，也受限于产业链的成熟度和市场接受度。产业成熟需要时间，如果只有个别厂家做，出货量不足，产品价格高。随着应用CPO的产品被越来越多厂商研发生产出来，价格降低，运营商和数据中心就会批量采购。不可能指望运营商或数据中心在一天内把所有机房的交换机都换掉，而是随着时间把旧交换机淘汰，换新交换机时就会买配有NPO、CPO技术的交换机，然后重复……
Q：目前国内CPO领域的竞争者有哪些？投资者应该如何关注？
A：国内布局CPO技术研发或业务的厂商有很多，像联特科技、锐捷网络、中际旭创、通宇通讯、中京电子、天孚通信、新易盛、光迅科技等。
但目前还都没有产品商用，CPO概念的火爆，短期看市场炒作的成分比较大，但长期可以关注布局NPO、CPO产品和具有所需技术的厂商。
其中，联特科技有NPO、CPO所需的高速光连接技术、激光器技术和芯片级光电混合封装技术。
新易盛有基于硅光解决方案的400G光模块产品及基于EML和SiPh解决方案的800G光模块产品。
锐捷网络有一款51.2T NPO冷板式液冷交换机（最快在2023年底商用发布），是与OIF国际组织合作研发的。将NPO模组从1.6T升级到了3.2T，前面板支持64个800G连接器，每个连接器还可以分成2个400G端口，向前兼容。在实际组网中，这款交换机可用于100G/200G的接入网络，作为接入&汇聚设备。而且，锐捷网络也是OIF/COBO的成员，参与了相关标准制定。
图：51.2T NPO冷板式液冷交换机
