CFCF2021圆桌讨论2 | CPO技术的挑战&1.6T之后可插拔光模块的瓶颈
发布时间：2021-07-16 18:42:50 热度：5272
7/16/2021，光纤在线讯，6月23~25日在苏州成功举办的CFCF2021光连接大会上，在“光电芯片&下一代光器件”分论坛中，讨论环节邀请USCONEC作为合作商，并邀请USCONEC亚太区的业务发展经理孙承恩主持，主题为 “CPO（Co-Package）的机会与挑战“，邀请海信宽带张华，盛科网络成伟，源杰半导体王良波，Intel张东豪，新华三王雪，覆盖模块，交换机芯片，激光器芯片，硅光芯片及模块，交换机及连接器厂商共同分享了一场精彩的圆桌讨论，可谓干货满满，由于讨论涉及话题过多，本讨论环节分为2篇完成，本篇分享前两个话题。
话题1：1.6T之后可插拔光模块面临的问题？
主持人USCONEC孙承恩表示，从COBO板载光模块到CPO联盟，业界一直在寻找低功耗，低成本的方案，北美互联网公司更是计划在2022年下半年部署CPO交换机。CFCF2021光连接大会上各位嘉宾都提到1.6T之后光模块会到达瓶颈期，那么可插拔光模块会面临哪些问题？比如说功耗、每比特成本？是否与CPO共存？
Intel张东豪认为：CPO最重要的是解决电（干扰）的问题，光天生具有正交性，比较容易抗干扰。我认为可插拔和CPO是长时间共存两者并不冲突，CPO板载光传输还有其他的应用场景，可用于chip到chip之间作为板间连接件，可以提高极高的密度。在交换之外，尤其AI和超算会成为CPO、板载光模块的先锋市场。
新华三王雪：从设备的角度，CPO技术首先是功耗，同样的单板密度，功耗要呈4倍以上增加，从网络拓扑来讲，有人提出CPO技术可以把TOR减掉从而降低系统功耗；同时散热问题， 400G的温升已经很高，800G则会更高。其次，交换机设备未来的趋势必然是端口密度和带宽越来越高，CPO技术应该是保障高带宽高密度传输的方向？即便不是首先用在交换机，但集成化、高速化是必然方向。
源杰半导体王良波：CPO与可插拔一定是共存的，CPO是比较理想化且工艺复杂，玩家从北美看就三大家Intel、博通、思科。从硅光的角度，真正能量产硅光模块的厂家很少，真正走到CPO，封装的密度至少是32路、64路、128路为主。当前400G DR4 4路成本控制到业界接受本身难度就大。可插拔模块保守估计至少5~6年的周期， CPO应该会有一部分市场。
盛科成伟：交换机芯片的功耗已经很高，尽管CPO低功耗，低成本，但在这样大的热源附近放置硅光模块依然会受到温度波动，挑战依然很大。CPO是一条非常好的技术趋势，可能在HPC里率先应用，但长远看，什么时候才能进入大规模市场还是要很多业界同仁共同努力攻克各种难题的。
海信宽带张华：可插拔光模块生命力依然很长，新技术新产品形态要成熟并且走入大规模应用的话，也需要有很长的路来走。海信从芯片到封装器件到模块，希望可插拔光模块生命力依然顽强，如果再走十年的话，可插拔模块仍需解决多种问题：1）单波200G技术，不单单是光芯片，还有电芯片。2）功耗散热问题。如何开发低功耗的光模块？当前看光模块功耗主要来源是电芯片，特别是DSP芯片。除了更精细的工艺，可以在芯片架构设计上做创新，降低功耗。总之，需要从光、电、器件本身性能上完成低功耗单波200G。此外在封装技术上，大于8通道是否有更好更巧妙的封装方式？
话题2：CPO带给器件、模块、交换机系统的挑战
主持人孙承恩做了一种假设：如果CPO被更多互联网公司接受，从连接器、电芯片、光芯片、光源、大功率激光器，交换机设计、测试、维护等都会带来非常大的挑战。
USCONEC孙承恩从连接器厂商的角度谈到，CPO里不同的场景需要不同的特殊连接器，比如说激光器的连接： Intel采用异质集成；大部分公司采用外置激光器（可插拔方式），则需要集成光连接器和电连接器，考虑对准公差，灰尘不敏感。从光引擎的角度，硅光耦合需要考虑把高密度光纤转成普通光纤，考虑用扩束的方法。从光引擎到交换机面板，有上千芯的光纤则需要高密度的连接器。
盛科成伟：从产业布局来看，英伟达、Intel、博通等CPO玩家通过并购的方式完成了很多产业布局，有光的能力、电的能力。而国内产业链，没有光的巨头、电的巨头有整合能力。盛科可以做CPO交换机电的部分，还需要光的伙伴，封装伙伴，需要产业链完全配合的过程，标准化、量产化都是一项繁琐的相互配合的漫长的工作。
源杰半导体王良波：CPO把电、芯片部分全部用来合封，但光源依然外置，好处是激光器比电芯片更怕热，拉曼方案是个方向。源杰半导体既可以提供高速的25G/50G/100G EML的方案，也可以提供大功率光源。对激光器芯片商来讲顺应技术方案的变化、客户的需求、行业落地情况做相应变动就可以了。如果真走到CPO，那么掌握核心芯片才是最大的源头，核心在于能不能拿到头部市场的客户认可。
Intel张东豪：硅光最大的问题是只能发很微弱的光，拉曼技术可以实现发光，但不足以让它成为光源来驱动后续的调制等。Intel的方案是尽可能使用硅，除了增益介质用InP。Intel的方案做不同的波长很容易，只需在硅腔体做不同的周期结构，甚至InP部分很多波长可以共用，所以Intel的看法是做更多的波长减少对无源器件和光纤的依赖。不同的技术路径会有不同的技术挑战，Intel的挑战是它的东西是相对闭源的，是强耦合的，可能物联网厂家和客户会有考量，难以形成行业标准。
新华三王雪：从设备商的角度，CPO里面有很多光纤和连接器，我们尝试过高密度载板光模块的应用经验，假如光纤到了1000多根，装配和装备测试、生产测试、故障定位都是巨大的问题，良率也会受到影响。包括维护，无论是设备还是模块，一路出了问题不能影响其他路。但CPO部署相对不那么灵活，不能说这个端口配DR,那个端口配FR。
海信宽带张华：如果CPO真的到来，从器件、模块、芯片的角度如何拥抱它，分享三点：
第一，基于假设判断，CPO只能做集成，考虑到成本采用硅光集成来做。能否有一个Fab支持所谓的多材料体系的硅光集成工艺平台？ 国内急需这样的平台。
第二，业界做硅光集成商业化做的比较好的公司都是全能力的，光、电的设计能力兼备。所以国内的企业不能只关注光芯片，还需要和电的融合设计。
第三，国内缺少像盛科网络这样专注于交换芯片的厂商。海外的博通、思科优势明显，从交换芯片到硅光到封装能力全产业链。既然CPO是光电合封，要把光引擎和交换芯片合封到一起，需要光交换芯片企业带领器件层进一步完善产业链。
未完待续……
话题1：1.6T之后可插拔光模块面临的问题？
主持人USCONEC孙承恩表示，从COBO板载光模块到CPO联盟，业界一直在寻找低功耗，低成本的方案，北美互联网公司更是计划在2022年下半年部署CPO交换机。CFCF2021光连接大会上各位嘉宾都提到1.6T之后光模块会到达瓶颈期，那么可插拔光模块会面临哪些问题？比如说功耗、每比特成本？是否与CPO共存？
Intel张东豪认为：CPO最重要的是解决电（干扰）的问题，光天生具有正交性，比较容易抗干扰。我认为可插拔和CPO是长时间共存两者并不冲突，CPO板载光传输还有其他的应用场景，可用于chip到chip之间作为板间连接件，可以提高极高的密度。在交换之外，尤其AI和超算会成为CPO、板载光模块的先锋市场。
新华三王雪：从设备的角度，CPO技术首先是功耗，同样的单板密度，功耗要呈4倍以上增加，从网络拓扑来讲，有人提出CPO技术可以把TOR减掉从而降低系统功耗；同时散热问题， 400G的温升已经很高，800G则会更高。其次，交换机设备未来的趋势必然是端口密度和带宽越来越高，CPO技术应该是保障高带宽高密度传输的方向？即便不是首先用在交换机，但集成化、高速化是必然方向。
源杰半导体王良波：CPO与可插拔一定是共存的，CPO是比较理想化且工艺复杂，玩家从北美看就三大家Intel、博通、思科。从硅光的角度，真正能量产硅光模块的厂家很少，真正走到CPO，封装的密度至少是32路、64路、128路为主。当前400G DR4 4路成本控制到业界接受本身难度就大。可插拔模块保守估计至少5~6年的周期， CPO应该会有一部分市场。
盛科成伟：交换机芯片的功耗已经很高，尽管CPO低功耗，低成本，但在这样大的热源附近放置硅光模块依然会受到温度波动，挑战依然很大。CPO是一条非常好的技术趋势，可能在HPC里率先应用，但长远看，什么时候才能进入大规模市场还是要很多业界同仁共同努力攻克各种难题的。
海信宽带张华：可插拔光模块生命力依然很长，新技术新产品形态要成熟并且走入大规模应用的话，也需要有很长的路来走。海信从芯片到封装器件到模块，希望可插拔光模块生命力依然顽强，如果再走十年的话，可插拔模块仍需解决多种问题：1）单波200G技术，不单单是光芯片，还有电芯片。2）功耗散热问题。如何开发低功耗的光模块？当前看光模块功耗主要来源是电芯片，特别是DSP芯片。除了更精细的工艺，可以在芯片架构设计上做创新，降低功耗。总之，需要从光、电、器件本身性能上完成低功耗单波200G。此外在封装技术上，大于8通道是否有更好更巧妙的封装方式？
话题2：CPO带给器件、模块、交换机系统的挑战
主持人孙承恩做了一种假设：如果CPO被更多互联网公司接受，从连接器、电芯片、光芯片、光源、大功率激光器，交换机设计、测试、维护等都会带来非常大的挑战。
USCONEC孙承恩从连接器厂商的角度谈到，CPO里不同的场景需要不同的特殊连接器，比如说激光器的连接： Intel采用异质集成；大部分公司采用外置激光器（可插拔方式），则需要集成光连接器和电连接器，考虑对准公差，灰尘不敏感。从光引擎的角度，硅光耦合需要考虑把高密度光纤转成普通光纤，考虑用扩束的方法。从光引擎到交换机面板，有上千芯的光纤则需要高密度的连接器。
盛科成伟：从产业布局来看，英伟达、Intel、博通等CPO玩家通过并购的方式完成了很多产业布局，有光的能力、电的能力。而国内产业链，没有光的巨头、电的巨头有整合能力。盛科可以做CPO交换机电的部分，还需要光的伙伴，封装伙伴，需要产业链完全配合的过程，标准化、量产化都是一项繁琐的相互配合的漫长的工作。
源杰半导体王良波：CPO把电、芯片部分全部用来合封，但光源依然外置，好处是激光器比电芯片更怕热，拉曼方案是个方向。源杰半导体既可以提供高速的25G/50G/100G EML的方案，也可以提供大功率光源。对激光器芯片商来讲顺应技术方案的变化、客户的需求、行业落地情况做相应变动就可以了。如果真走到CPO，那么掌握核心芯片才是最大的源头，核心在于能不能拿到头部市场的客户认可。
Intel张东豪：硅光最大的问题是只能发很微弱的光，拉曼技术可以实现发光，但不足以让它成为光源来驱动后续的调制等。Intel的方案是尽可能使用硅，除了增益介质用InP。Intel的方案做不同的波长很容易，只需在硅腔体做不同的周期结构，甚至InP部分很多波长可以共用，所以Intel的看法是做更多的波长减少对无源器件和光纤的依赖。不同的技术路径会有不同的技术挑战，Intel的挑战是它的东西是相对闭源的，是强耦合的，可能物联网厂家和客户会有考量，难以形成行业标准。
新华三王雪：从设备商的角度，CPO里面有很多光纤和连接器，我们尝试过高密度载板光模块的应用经验，假如光纤到了1000多根，装配和装备测试、生产测试、故障定位都是巨大的问题，良率也会受到影响。包括维护，无论是设备还是模块，一路出了问题不能影响其他路。但CPO部署相对不那么灵活，不能说这个端口配DR,那个端口配FR。
海信宽带张华：如果CPO真的到来，从器件、模块、芯片的角度如何拥抱它，分享三点：
第一，基于假设判断，CPO只能做集成，考虑到成本采用硅光集成来做。能否有一个Fab支持所谓的多材料体系的硅光集成工艺平台？ 国内急需这样的平台。
第二，业界做硅光集成商业化做的比较好的公司都是全能力的，光、电的设计能力兼备。所以国内的企业不能只关注光芯片，还需要和电的融合设计。
第三，国内缺少像盛科网络这样专注于交换芯片的厂商。海外的博通、思科优势明显，从交换芯片到硅光到封装能力全产业链。既然CPO是光电合封，要把光引擎和交换芯片合封到一起，需要光交换芯片企业带领器件层进一步完善产业链。
未完待续……
