CPO/硅光子技术中的作用

一、 CPO/硅光行业介绍

1、CPO行业

CPO标准：

2019年，Meta和微软联合发布标准正式推出CPO概念，缩短交换芯片周围的光模块光电交换距离，将系统损耗减少到10dB；标准光电转换芯片第一版，Driver、将标准产品包装在交换芯片周围进行DSP包装；由于可靠性、带宽、温度等要求较高，目前硅光技术更适合CPO包装，

2021年，博通公布了CPO Switch进化路径-bailly系列，去除DSP，通过Switch驱动模块，交换芯片和CPO光引擎封装更近，损耗更低。

CPO标准也在中国制定，接近Meta标准。

CPO原因:交换机带宽瓶颈，解决交换机面板带宽密度问题。100T交换机的两个RRU面板需要1.6T光模块。2019年，业内普遍认为1.6T很难下降，需要CPO提供高带宽。目前1.6T可插拔没有问题；目前可插拔模块可靠性和测试性最好。

CPO计划：博通计划于2025年推出CPO Switch。

国内CPO进展:腾讯22年联合博通发布25.6T CPO Swtich，基于TH4；在过去的两年里，华三和瑞捷也发布了基于NPO的交换机。在LPO和CPO之间，系统容忍更大的损失。它最初减少到10DB，但现在只需要减少到13DB，这也是基于硅光。

CPO节奏：Arista认为CPO完全不需要100G，至少1.6T可插拔光模块是最完美的。目前，1.6T可插拔光模块的生态和技术还可以，华为认为3.2T也可以插拔光模块。至少3.2T可以使用CPO，Meta和博通Switch光引擎方案最小单元3.2T，交换机芯片角度最早需要100T甚至200T交换机，CPO大规模商用需要4-5年。从技术角度来看，CPO规模部署的商业化时间点尚不清楚，制造商寻找合作伙伴进行各种路线的初步研究和探索。

CPO标准博弈：独立光引擎有标准接口，主要电接口连接Switch板，类似于现有的光模块光引擎，包括硅光芯片，Driver，可能需要DSP和2.5D包装，可以使用现有的光模块产业链。博通希望将Switch芯片和CPO芯片包装在一起，产业链占比较高，但客户特别反对博通垄断，尤其是谷歌。

台积电在CPO/硅光子技术中的作用:第三方CMOS Foundry；2017年为Luxtera提供硅光芯片OEM服务。近两年来，博通想在CPO领域与台积电进行了深入合作，台积电又回到了硅光子领域。CPO需要先进的封装，没有微电子那么高，但是需要光封装的经验。这一次，台积电技术旨在使用硅光子芯片和Chiplet。、HBM联合封装，本身就是CPO的概念。台积电可能不是自己做硅光CPO模块，而是提供第三方平台。除了硅光芯片，它还可以提供2.5D、3D包装技术。

2、介绍硅光行业

硅光发展：Jazz近年来的Tower、Global Foundires技术PDK越来越成熟。100G为4*25G，硅光优势小(速率高，通道多场景)，800G 8*100G为硅光提供了非常好的商业场景。23年EML、Vcsel光芯片短缺，行业正在看硅光取代EML、Vcsel。

硅光成本优势：材料+硅光生产具有20%以上的成本优势，

国内光模块领先进展：一家大型工厂布局硅光17年，近两年进展迅速。硅光400G在亚马逊测试中通过了下半年的订单，800G硅光在谷歌和英伟达得到了验证，今年可能会得到一些订单。800G硅光需要时间才能达到真正的大批量。

硅光+CPO：CPO到来的光模块可能与光芯片结合，在CPO时代具有更高的话语权。在Meta的倡导下，模块制造商可能成为光引擎制造商（硅芯片+光引擎包装能力）。

200G光芯片:EML比较成熟+薄膜铌酸锂(含硅光异质集成薄膜铌酸锂)，单波400G理论可以实现，3.2T可插拔模块也可以实现。可靠性、适用性和测试角度的可插拔方案最好。CPO 光芯片的可靠性难以保证，可测性难以测试，问题不知道是Switch还是CPO。

硅光800G和1.6T的渗透率：800G。今年，亚马逊和谷歌有数十万家大工厂，全球有数百万家，渗透率为10%；3年后可能是50%(前提是今年百万量级)。1.6T硅光(其他广义硅光异质集成平台)的渗透率会更高，超过50%。

二、硅光芯片情况

硅光芯片国内外厂商情况:英特尔硅光芯片主要分配给Jabil，批量100/400G，头部客户认证800G；Acacia硅光在相关领域具有优势，数通领域成本敏感，只推400G模块的硅光套件。报价不是很顺利，800G在开发中；Marvell 硅光方案推广不顺利，400G硅光优势不明显。

谷歌是中国一家大型工厂的主要客户，更具前瞻性。它很早就开发了各种类型的800G光模块，并得到了客户的支持。硅光解决方案已经通过了多轮测试，并在亚马逊和谷歌上测试了硅光芯片。硅光芯片需要在客户端上不断地进行测试和迭代。去年发货了数十万硅光模块，更多的二级客户；其他客户认证进度要晚得多，800G硅光目前只有大型工厂通过了大型客户认证。

xys：Alpine硅光芯片通过亚马逊认证获得400G硅光

Inphi硅光芯片：与大厂关系良好，成本高，包装门槛高，推光芯片形式困难。

三、其他要点

云辉光电硅光进展：23年未批量发货，可能有数万件；采用Inphi硅光方案进行芯片包装。云辉主要运输多模（世界上最好的模型之一），优点是多模光模块的设计和制造，单模较少，硅光属于单模。但Inphi芯片成本高，包装障碍高，成本高，

云辉被Lumentum收购带来整合优势:Lumentum硅光目前有可能看不到真正的产品，如果有硅光芯片的能力，可以为云辉提供整合空间。

1.6T是否必须使用薄膜铌酸锂：纯硅光单波200g困难；薄膜铌酸锂证明单波200g没有问题。薄膜铌酸锂与硅光异质集成可能是一条较好的商业路径。硅光成熟生态链可以使用，键合技术不需要单独在薄膜铌酸锂上加工。

Serdes速率有限，200G以上很难做到，使得CPO成为必备选项:51.2T到100T，100G Serdes可以，电连接可能成为瓶颈，5年内可能看不到。技术上，单波200G CPO方案信号完整性更好。

EML不缺硅光是否有机会:硅光生态链建设需要很长时间，100G没有优势，400G优势不明显，800G是十字路口。硅光模块成本比EML低20%以上，单波100GEML产业链成熟，成本下降空间不大；EML/Vcsel短缺会加速硅光的应用过程，EML短缺硅光不一定有机会。在极端情况下，硅光芯片的成本可能与EML相似。

800G时代硅光时间窗口是否不多：800G时间窗口将相对较长，人工智能需求+数据中心升级，数据中心正常25年更换800G，800G将是类似100G的大节点，大周期至少5年，整个生命周期8-10年。

未进入800G的玩家在800G/1.6T的机会:没有批量竞争的800G很难，机会在于数据中心的升级。北美客户供应链一般为3+1，进入共同供应链会给认证机会。除非性能和功耗特别有竞争力，否则硅光方案的LPO不清楚，没有真正的需求。

台积电将芯片CPO叠加在一起，挑战很大:这确实是一个愿景。光电器件和电芯片在技术上很难共同包装，在行业上也面临着巨大的挑战。目前没有特别明确的产品方案，也没有制定行业标准。

明年800G增速预期:考虑到AI+数据中心的升级，今年1000-1500万，未来年化增长率将超过50%。

可插拔800g和硅光800g的价格下降速度：今年硅光800g下降20%，成熟供应每年下降约12%。供应链客户可以接受。目前，硅光的成本与Vcsel相似，功耗更高，与EML的竞争可以保持20%的优势。具体价格取决于策略。硅光单G毛利率至少提高10%（外部芯片为40美元）。

800G硅光模块BOM拆分:硅光芯片40美元以下(10万量级)；70mw激光器CW激光器(2/4) 7美元/个；接受35-40美元的传统方案；Driver和TIA 60-80美金；DSP 120美元；还有PCBA和材料成本。总成本在320-380之间。

Vcsel单波200G瓶颈:学术机构有报道称，Vcsel单波200G和纯硅光单波200G在特殊情况下处于实验室阶段，工程化尚未开放。Vcsel/硅光物理性能达到单波200G非常极限。私人圈的记录