自ChatGPT推出以來，用戶規模持續高速增長，計算需求暴漲，算力的價值得到了再次重構。

硅光模塊中的CPO作為優化算力成本的關鍵技術，發展潛力巨大。

共封裝光子是業界公認未來高速率產品形態，是未來解決高速光電子的熱和功耗問題的最優解決方案之一，有望成為產業競爭的主要著力點。

現階段：CPO略遜可插拔一籌

由于預算削減，共封裝光學 (CPO：co-packaged optics) 社區面臨著困難時期，因為可插拔器件（pluggables ）已經可以實現 CPO 所承諾的成本節約和低功耗。只有當可插拔技術失去動力時，CPO 才會得到全面部署。至少在接下來的兩代交換機系統中，它很難與可插拔模塊競爭，而可插拔模塊在很長一段時間內仍然是首選。CPO 最近因其在數據中心 (DC) 中的網絡能效而受到廣泛關注。我們的分析表明，與 DC 的總功耗相比，網絡節省的功耗可以忽略不計。只有博通、英特爾、Marvell 等少數 CPO 廠商會將專有解決方案推向市場。為了滿足市場需求并讓最終用戶相信 CPO 的可行性。

最遲到 2029 年，隨著 6.4T 光模塊的到來，CPO 和可插拔光學器件之間可能會發生激烈的競爭。CPO 系統中的多個技術障礙預計屆時將得到解決。然而，收發器行業正在不斷致力于創新，以推動可插拔光學器件市場的發展。在 CPO 系統實現網絡應用的批量出貨之前，可插拔器件將采用聯合封裝方法，光學引擎將在高性能計算和分解的未來系統中獲得更普及。圍繞機器學習 (ML) 系統供應商 Nvidia 和 HPE 的工業生態系統，包括 Ayar Labs、Intel、Ranovus、Lightmatter、AMD、GlobalFoundries 等已取得了不錯的進展，計劃在 2024 年至 2026 年間批量出貨產品。

CPO市場產生的收入在 2022 年達到約 3800 萬美元，預計到 2033 年將達26億美元，2022-2033 年復合年增長率為 46%。對快速增長的訓練數據集大小的預測表明，數據將成為擴展 ML 模型的主要瓶頸，因此我們可能會看到人工智能 (AI) 進展放緩。在 ML 硬件中使用光學輸入/輸出 (I/O) 有助于克服此分析的負面結果。這些負面前景是下一代高性能計算 (HPC) 系統采用光學互連的主要驅動力。


商用化即將到來，數據處理領域率先放量

LightCounting在2022年12月報告中稱，AI對網絡速率的需求是目前的10倍以上，在這一背景下，CPO有望將現有可插拔光模塊架構的功耗降低50%，將有效解決高速高密度互聯傳輸場景。

CIR表示，基于CPO的設備最初將用于超大規模數據中心，2023年超大型數據中心CPO設備收入將占CPO市場總收入80%。此外CPO將在一年左右的時間內進入其他類型的數據中心，未來將進一步在邊緣和城域網絡、高性能計算和傳感器等領域發揮更多優勢。

LightCounting認為，CPO出貨量預計將從800G和1.6T端口開始，于2024至2025年開始商用，2026至2027年開始規模上量，主要應用于超大型云服務商的數通短距場景。CIR預計到2027年，共封裝光學的市場收入將達到54 億美元。

根據Cisco數據，在高算力背景下交換機交換芯片、光模塊功耗增長迅速，傳統可插拔光模塊技術演進難以支撐數據中心的可持續發展。

傳統可插拔速率升級可能在1.6T 達到極限，CPO將成為后續光模塊的轉型方向。遠期來看可插拔式光模塊受限于能耗指數級增長，催生CPO等降低功耗技術路徑研發需求。

CPO技術在AI集群和HPC中滲透率將逐步提升，預計在2027年部署的800G和1.6T端口中，CPO端口將占到近30%。

根據LightCounting預測，未來5年時間內，AI集群與HPC將會是CPO技術主要的兩大切入點，其背后的驅動力也是高算力、高帶寬的迫切需求。分速率來看，中期1.6T、長期3.2T光模塊將成為數通領域CPO市場主要放量產品，數據處理領域光學I/O有望率先放量。


CPO對半導體行業的影響

CPO技術的發展對半導體行業產生了深遠的影響。

首先，CPO技術提高了半導體芯片的性能，使其能夠處理更大的數據量，更高的速度，從而推動了通信、計算機和數據存儲等領域的進步。

其次，CPO技術推動了半導體行業的創新，為下一代光學設備和系統的發展帶來了新的可能性。

最后，CPO技術還有望推動半導體行業的發展，為其提供新的增長動力。