自ChatGPT推出以来，用户规模持续高速增长，计算需求暴涨，算力的价值得到了再次重构。

硅光模块中的CPO作为优化算力成本的关键技术，发展潜力巨大。

共封装光子是业界公认未来高速率产品形态，是未来解决高速光电子的热和功耗问题的最优解决方案之一，有望成为产业竞争的主要着力点。

现阶段：CPO略逊可插拔一筹

由于预算削减，共封装光学 (CPO：co-packaged optics) 社区面临着困难时期，因为可插拔器件（pluggables ）已经可以实现 CPO 所承诺的成本节约和低功耗。只有当可插拔技术失去动力时，CPO 才会得到全面部署。至少在接下来的两代交换机系统中，它很难与可插拔模块竞争，而可插拔模块在很长一段时间内仍然是首选。CPO 最近因其在数据中心 (DC) 中的网络能效而受到广泛关注。我们的分析表明，与 DC 的总功耗相比，网络节省的功耗可以忽略不计。只有博通、英特尔、Marvell 等少数 CPO 厂商会将专有解决方案推向市场。为了满足市场需求并让最终用户相信 CPO 的可行性。

最迟到 2029 年，随着 6.4T 光模块的到来，CPO 和可插拔光学器件之间可能会发生激烈的竞争。CPO 系统中的多个技术障碍预计届时将得到解决。然而，收发器行业正在不断致力于创新，以推动可插拔光学器件市场的发展。在 CPO 系统实现网络应用的批量出货之前，可插拔器件将采用联合封装方法，光学引擎将在高性能计算和分解的未来系统中获得更普及。围绕机器学习 (ML) 系统供应商 Nvidia 和 HPE 的工业生态系统，包括 Ayar Labs、Intel、Ranovus、Lightmatter、AMD、GlobalFoundries 等已取得了不错的进展，计划在 2024 年至 2026 年间批量出货产品。

CPO市场产生的收入在 2022 年达到约 3800 万美元，预计到 2033 年将达26亿美元，2022-2033 年复合年增长率为 46%。对快速增长的训练数据集大小的预测表明，数据将成为扩展 ML 模型的主要瓶颈，因此我们可能会看到人工智能 (AI) 进展放缓。在 ML 硬件中使用光学输入/输出 (I/O) 有助于克服此分析的负面结果。这些负面前景是下一代高性能计算 (HPC) 系统采用光学互连的主要驱动力。


商用化即将到来，数据处理领域率先放量

LightCounting在2022年12月报告中称，AI对网络速率的需求是目前的10倍以上，在这一背景下，CPO有望将现有可插拔光模块架构的功耗降低50%，将有效解决高速高密度互联传输场景。

CIR表示，基于CPO的设备最初将用于超大规模数据中心，2023年超大型数据中心CPO设备收入将占CPO市场总收入80%。此外CPO将在一年左右的时间内进入其他类型的数据中心，未来将进一步在边缘和城域网络、高性能计算和传感器等领域发挥更多优势。

LightCounting认为，CPO出货量预计将从800G和1.6T端口开始，于2024至2025年开始商用，2026至2027年开始规模上量，主要应用于超大型云服务商的数通短距场景。CIR预计到2027年，共封装光学的市场收入将达到54 亿美元。

根据Cisco数据，在高算力背景下交换机交换芯片、光模块功耗增长迅速，传统可插拔光模块技术演进难以支撑数据中心的可持续发展。

传统可插拔速率升级可能在1.6T 达到极限，CPO将成为后续光模块的转型方向。远期来看可插拔式光模块受限于能耗指数级增长，催生CPO等降低功耗技术路径研发需求。

CPO技术在AI集群和HPC中渗透率将逐步提升，预计在2027年部署的800G和1.6T端口中，CPO端口将占到近30%。

根据LightCounting预测，未来5年时间内，AI集群与HPC将会是CPO技术主要的两大切入点，其背后的驱动力也是高算力、高带宽的迫切需求。分速率来看，中期1.6T、长期3.2T光模块将成为数通领域CPO市场主要放量产品，数据处理领域光学I/O有望率先放量。


CPO对半导体行业的影响

CPO技术的发展对半导体行业产生了深远的影响。

首先，CPO技术提高了半导体芯片的性能，使其能够处理更大的数据量，更高的速度，从而推动了通信、计算机和数据存储等领域的进步。

其次，CPO技术推动了半导体行业的创新，为下一代光学设备和系统的发展带来了新的可能性。

最后，CPO技术还有望推动半导体行业的发展，为其提供新的增长动力。