周博士谈CPO内在逻辑与中国机会
发布时间：2024-11-04 15:23:32 热度：948
11/04/2024，光纤在线讯，最近，在AI算力驱动下，NVIDIA又掀起了一股CPO的热潮。对于这一项事关国内广大光模块厂商前途命运的技术变革，光纤在线的产业顾问，国内光子芯片技术的倡导者——周炆杰博士谈了他对CPO内在逻辑的看法，以供产业界及相关投资者参考。
一、CPO对光模块厂商的影响
根据IEEE的定义，CPO（Co-Packaged Optics，共封装光学元件）是指将光收发芯片组与电交换芯片共同封装在同一材料基底的技术。与光模块相比，CPO省去了OSA（光学子组件）、模块这两级的封装形式，因而必然会提升光互联及交换系统的性能，同时又能大幅度降低成本、减小尺寸、降低热功耗。因此，CPO取代光模块是大势所趋，问题仅仅是市场渗透的节奏和时间。
CPO的市场渗透节奏取决于商业及技术两方面因素。之前IBM、Intel、Broadcom、Cisco所推出的CPO主要还是面向于数据中心应用场景，而现在NVIDIA联合TSMC所推出的CPO则是直击AI算力中光互联之痛点。因此，NVIDIA的加入将大力加速CPO在AI中的商用进程。
另外，有可能促使CPO发展的技术因素来自于3.2Tbps。对于单波200G 500m的主流应用，调制器材料类型成为技术焦点。硅基性能难以满足，磷化铟又因低良率而使成本上升，于是，薄膜铌酸锂（TFLN）成为了首选。然而，为了充分发挥性能优势，TFLN芯片更适合于非弯曲折叠的直波导设计，这就意味着当前的QSFP系列封装尺寸就成为了障碍，因此，采用CPO将会有更加灵活的设计空间。
CPO取代光模块将是渐进式的。在此过程中，因规模经济效应，国内首当其冲会受到影响的应该是头部光模块厂商。
二、CPO与异质集成、单质集成
在半导体行业，一般来说，晶圆级功能合并称为集成，而芯片（组）之间称为封装。CPO是一种封装技术，而单质或异质集成指的是在同一片晶圆或是多个晶圆上实现光收发元件的功能合并。
从技术难度上比较，CPO比异质、单质集成更容易、更早实现商业化。因此，CPO将会利用先发时间的市场优势阻碍这两种集成技术的发展。
三、CPO=China Photonics Opportunity?
从上述分析可知，目前以美国公司主导的CPO技术的确对于中国的光子芯片战略具有相当大的威胁。一方面，CPO将很快使得中国众多光模块厂商失去市场优势，从而让光子产业的高端制造中心回归美国。另一方面，CPO又将使得国内投以重资、本想弯道超车的异质或单质集成技术成果将被严重拖缓，甚至在市场上丧失时间窗口。
有没有可能寻找一种摆脱即将又被CPO“卡脖子”的技术方案呢？周博士的答案是什么呢？对此感兴趣的朋友可以联系光纤在线。
周博士在国内首创提出了SSIP（Silicon Substrate Interposer Photonics，硅基插件光子）集成技术。它是一种比CPO集成度更高、晶圆级的光电元件集成平台，不仅性能上可与CPO相媲美，而且，成本、工艺成熟度更胜出CPO一筹。
一、CPO对光模块厂商的影响
根据IEEE的定义，CPO（Co-Packaged Optics，共封装光学元件）是指将光收发芯片组与电交换芯片共同封装在同一材料基底的技术。与光模块相比，CPO省去了OSA（光学子组件）、模块这两级的封装形式，因而必然会提升光互联及交换系统的性能，同时又能大幅度降低成本、减小尺寸、降低热功耗。因此，CPO取代光模块是大势所趋，问题仅仅是市场渗透的节奏和时间。
CPO的市场渗透节奏取决于商业及技术两方面因素。之前IBM、Intel、Broadcom、Cisco所推出的CPO主要还是面向于数据中心应用场景，而现在NVIDIA联合TSMC所推出的CPO则是直击AI算力中光互联之痛点。因此，NVIDIA的加入将大力加速CPO在AI中的商用进程。
另外，有可能促使CPO发展的技术因素来自于3.2Tbps。对于单波200G 500m的主流应用，调制器材料类型成为技术焦点。硅基性能难以满足，磷化铟又因低良率而使成本上升，于是，薄膜铌酸锂（TFLN）成为了首选。然而，为了充分发挥性能优势，TFLN芯片更适合于非弯曲折叠的直波导设计，这就意味着当前的QSFP系列封装尺寸就成为了障碍，因此，采用CPO将会有更加灵活的设计空间。
CPO取代光模块将是渐进式的。在此过程中，因规模经济效应，国内首当其冲会受到影响的应该是头部光模块厂商。
二、CPO与异质集成、单质集成
在半导体行业，一般来说，晶圆级功能合并称为集成，而芯片（组）之间称为封装。CPO是一种封装技术，而单质或异质集成指的是在同一片晶圆或是多个晶圆上实现光收发元件的功能合并。
从技术难度上比较，CPO比异质、单质集成更容易、更早实现商业化。因此，CPO将会利用先发时间的市场优势阻碍这两种集成技术的发展。
三、CPO=China Photonics Opportunity?
从上述分析可知，目前以美国公司主导的CPO技术的确对于中国的光子芯片战略具有相当大的威胁。一方面，CPO将很快使得中国众多光模块厂商失去市场优势，从而让光子产业的高端制造中心回归美国。另一方面，CPO又将使得国内投以重资、本想弯道超车的异质或单质集成技术成果将被严重拖缓，甚至在市场上丧失时间窗口。
有没有可能寻找一种摆脱即将又被CPO“卡脖子”的技术方案呢？周博士的答案是什么呢？对此感兴趣的朋友可以联系光纤在线。
周博士在国内首创提出了SSIP（Silicon Substrate Interposer Photonics，硅基插件光子）集成技术。它是一种比CPO集成度更高、晶圆级的光电元件集成平台，不仅性能上可与CPO相媲美，而且，成本、工艺成熟度更胜出CPO一筹。
