C114訊 3月17日消息（水易）近日，Lightwave刊登由CIR的Lawrence Gasman撰寫的《CPO與AI數(shù)據(jù)中心：從質(zhì)疑到戰(zhàn)略應(yīng)用》一文，系統(tǒng)梳理了CPO的應(yīng)用現(xiàn)狀。

以下為編譯內(nèi)容：

CPO已成為人工智能數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域最受熱議的技術(shù)之一。供應(yīng)商和標(biāo)準(zhǔn)組織正積極將CPO定位為解決AI所面臨的帶寬、延遲和功耗危機(jī)的終極方案。然而，許多用戶仍處于困惑之中：他們不確定自己是否真的需要CPO；這項(xiàng)技術(shù)是否已經(jīng)足夠成熟；以及部署CPO是否會(huì)帶來更多運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)，而非性能收益。CIR最近完成了一項(xiàng)研究，探討在當(dāng)前技術(shù)前景與用戶懷疑并存的背景下，CPO的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

在OFC、ECOC，以及在GTC大會(huì)上，CPO的演示令人印象深刻。但如果你走進(jìn)當(dāng)今大多數(shù)數(shù)據(jù)中心，除少數(shù)超大規(guī)模設(shè)施外，幾乎看不到CPO的實(shí)際部署。如果你與數(shù)據(jù)中心管理者交談，會(huì)發(fā)現(xiàn)他們普遍謹(jǐn)慎和懷疑的態(tài)度，或許整個(gè)行業(yè)正在悄然為一場(chǎng)可能需要十年才能全面展開的技術(shù)轉(zhuǎn)型做準(zhǔn)備。

然而，CPO不僅是一個(gè)技術(shù)故事，更關(guān)乎用戶心理、風(fēng)險(xiǎn)容忍度、數(shù)據(jù)中心文化，以及基礎(chǔ)設(shè)施采購方與其供應(yīng)商之間關(guān)系的深刻變化。

CPO為何重回聚光燈下？

CPO并非新技術(shù)。將光子器件與電子器件緊密封裝在一起的概念可追溯至多年前，例如IBM在超級(jí)計(jì)算機(jī)互連方面的早期工作，以及Flyover互連概念。真正改變的是AI作為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心核心工作負(fù)載的崛起。在AI熱潮之前，CPO被定位為一種廣泛適用的創(chuàng)新，可用于傳感器、電信、高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心互連。這種“廣撒網(wǎng)”式的定位雖曾引發(fā)早期熱情，卻未能持續(xù)激發(fā)市場(chǎng)需求。

而AI驅(qū)動(dòng)的需求則更為聚焦。CPO如今被明確視為解決AI數(shù)據(jù)中心中具體且真實(shí)問題的方案：隨著行業(yè)向112G和224G SerDes演進(jìn)，以及交換ASIC逼近51.2T乃至更高，電互連正變得損耗過大、功耗過高。在此背景下，CPO的價(jià)值主張變得清晰易懂：通過縮短電路徑并將光接口移近ASIC，CPO有望實(shí)現(xiàn)更高的能效、更高的帶寬密度，并為未來超高端口數(shù)交換機(jī)（從51.2T邁向204.8T）鋪平道路。下表總結(jié)了業(yè)界共識(shí)，即CPO最能彰顯其優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用場(chǎng)景。

來源；CIR

這聽起來似乎好得難以置信，但事實(shí)或許的確如此。潛在CPO用戶的不信任，源于CPO初期比可插拔方案更復(fù)雜，且傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心設(shè)備的前面板設(shè)計(jì)比CPO方案更簡單、更易于維護(hù)。幾十年前的網(wǎng)絡(luò)管理者恐怕難以相信，“可插拔性”竟會(huì)如此輕易地被舍棄。不過，若指出可插拔性的消失也可能減少現(xiàn)場(chǎng)故障，或許能重建一些信心。此外，盡管各方都在談?wù)撡Y本開支（CAPEX）節(jié)省，但早期CPO交換機(jī)的成本可能高于傳統(tǒng)可插拔交換機(jī)。

潛在CPO用戶：超大規(guī)模企業(yè)的視角

在數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商中，對(duì)CPO的態(tài)度呈現(xiàn)出“著迷”與“不信任”的兩極分化。運(yùn)營商承認(rèn)CPO在技術(shù)上頗具吸引力，但也擔(dān)心它可能演變?yōu)檫\(yùn)維噩夢(mèng)。CIR的研究表明，即使在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)（即非超大規(guī)模），對(duì)CPO的認(rèn)知仍然有限。在超大規(guī)模環(huán)境之外，普通數(shù)據(jù)中心管理者可能對(duì)CPO知之甚少。就連成熟的可插拔光模塊供應(yīng)商也大多如此。

從工程角度來看，當(dāng)長期目標(biāo)是擴(kuò)展到102.4T ASIC時(shí)，CPO似乎最為重要。屆時(shí)，功耗將成為瓶頸，且可能需要“極端”端口密度。這使得CPO本質(zhì)上成為一項(xiàng)超大規(guī)模技術(shù)。事實(shí)上，微軟、Meta、谷歌和亞馬遜等公司已在內(nèi)部開展CPO試驗(yàn)。這并非為試驗(yàn)而試驗(yàn)，他們?cè)趯ふ胰魏文茉谖磥韼椭麄償[脫更高功耗預(yù)算的方法。超大規(guī)模企業(yè)將CPO視為更廣泛架構(gòu)變革的一部分：Photonic fabrics、更高密度機(jī)架，以及將人工智能集群和機(jī)架擴(kuò)展到銅纜所能支持的范圍之外的可能性。

從這個(gè)意義上說，超大規(guī)模企業(yè)并不將CPO視為孤立的技術(shù)升級(jí)，而是下一代AI基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵使能要素。此外，與企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心、中小型云服務(wù)商及邊緣數(shù)據(jù)中心不同，超大規(guī)模企業(yè)已習(xí)慣于非傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈。它們?cè)敢饨邮芄?yīng)商鎖定，只要性能提升足夠顯著。它們擁有議價(jià)能力、能夠圍繞供應(yīng)商短板進(jìn)行自主設(shè)計(jì)的工程團(tuán)隊(duì)，甚至常常能要求定制化解決方案。對(duì)它們而言，問題不是“我們是否應(yīng)該部署CPO？”，而是“我們能多快將其工程化？”

企業(yè)和托管運(yùn)營商：“給我看可靠性”

CIR指出，目前在超大規(guī)模環(huán)境之外，幾乎沒有證據(jù)表明當(dāng)前有CPO部署，盡管行業(yè)媒體偶爾提及小型用戶。即便存在少量小規(guī)模部署，也尚未形成足夠可見或有影響力的案例。企業(yè)、托管運(yùn)營商及其他中小型運(yùn)營商的文化與超大規(guī)模企業(yè)截然不同。

它們并不構(gòu)建大型專有平臺(tái)，也很少有工程人員來運(yùn)行復(fù)雜的光集成項(xiàng)目。它們對(duì)CPO的態(tài)度由另一套優(yōu)先事項(xiàng)塑造：互操作性、多供應(yīng)商供應(yīng)鏈和現(xiàn)場(chǎng)可維護(hù)性。超大規(guī)模廠商可能會(huì)早早入場(chǎng)，而市場(chǎng)其他部分則等待"驗(yàn)證"、標(biāo)準(zhǔn)化接口和成熟的生態(tài)系統(tǒng)。實(shí)際上，超大規(guī)模企業(yè)可能充當(dāng)行業(yè)的“試驗(yàn)場(chǎng)”，而企業(yè)和其他小型運(yùn)營商將成為最終的規(guī)?；袌?chǎng)。

“過渡技術(shù)”心理：LPO與NPO成為舒適區(qū)

與此同時(shí)，塑造用戶態(tài)度的最重要趨勢(shì)之一是“過渡性”解決方案的興起。CIR強(qiáng)調(diào)，持謹(jǐn)慎態(tài)度的潛在CPO用戶不會(huì)直接從可插拔方案跳到CPO。相反，他們會(huì)采用中間架構(gòu)，如近NPO和LPO。這些技術(shù)在不過度犧牲模塊化的前提下，提供了降低功耗和改善信號(hào)完整性的部分優(yōu)勢(shì)。

運(yùn)營商之所以逐步推進(jìn)，是因?yàn)樗麄儗?duì)早期CPO的制造良率、維修/維護(hù)模式缺乏信任。NPO和LPO允許他們?cè)诓粡氐字貙戇\(yùn)維手冊(cè)的情況下，嘗試更短的電走線、降低DSP開銷，并采用新興的電接口標(biāo)準(zhǔn)。

LPO對(duì)關(guān)注功耗和延遲的運(yùn)營商極具吸引力，通過移除DSP，LPO承諾降低功耗和延遲，這對(duì)人工智能很有價(jià)值。但它也引入了限制：更短的傳輸距離、更嚴(yán)格的主機(jī)要求以及更緊張的信號(hào)預(yù)算。NPO則在不完全共封裝的前提下提供鄰近優(yōu)勢(shì)，降低了熱管理和制造復(fù)雜性的風(fēng)險(xiǎn)。

這些過渡技術(shù)之所以重要，是因?yàn)樗鼈儗Q定CPO的部署節(jié)奏。CPO或許是“終極目標(biāo)”，但對(duì)企業(yè)運(yùn)營商而言，CPO被視為“下一個(gè)十年的技術(shù)”。許多人認(rèn)為，即使CPO為終極方案，中間步驟也可以在不承擔(dān)完全共封裝風(fēng)險(xiǎn)的情況下提供益處。

熱管理現(xiàn)實(shí)與可插拔性的回歸

CPO部署中最常被提及的技術(shù)障礙是熱管理。溫度不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致波長漂移、加速老化和性能退化。將光器件靠近ASIC這一行為本身就帶來了與熱相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。光器件，尤其是激光器和光子集成電路（PIC）對(duì)溫度有嚴(yán)格要求。CIR的CPO報(bào)告指出，熱管理是當(dāng)前阻礙CPO部署的最大因素之一。

然而，CPO激光器最有趣之處并非其自帶的熱挑戰(zhàn)，而是它可能通過“后門”重新引入可插拔性。目前，OIF推動(dòng)的外置光源（ELSFP）代表了完全CPO集成與傳統(tǒng)模塊化光學(xué)之間的折中方案。邏輯很簡單：激光器會(huì)失效、會(huì)退化，最好放置在較冷的區(qū)域。外部激光源允許在無需干擾交換機(jī)ASIC封裝的情況下進(jìn)行更換，從某種意義上說，這是可插拔性的回歸。

從用戶心理角度看，ELSFP之所以吸引人，是因?yàn)樗徑饬薈PO討論中揮之不去的“維護(hù)焦慮”。然而，外置激光器方案也帶來新風(fēng)險(xiǎn)，例如插入損耗，以及單個(gè)激光器故障可能影響多個(gè)通道的可用性。ELSFP和外部激光架構(gòu)很可能在推動(dòng)CPO普及過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

供應(yīng)商影響力：博通與英偉達(dá)塑造觀念

用戶對(duì)CPO的態(tài)度也受到其倡導(dǎo)者可信度的影響。值得注意的是，博通和英偉達(dá)已成為推動(dòng)CPO敘事的最具影響力的供應(yīng)商。博通早期通過其Bailly平臺(tái)確立了交換ASIC集成的參考點(diǎn)。而英偉達(dá)則通過將CPO集成到Spectrum-X和Quantum-X平臺(tái)并在公開場(chǎng)合展示，將CPO帶入主流AI對(duì)話。

英偉達(dá)的做法尤其值得關(guān)注，因?yàn)樗从吵鰧?duì)運(yùn)營商關(guān)切的深刻理解。其架構(gòu)包含可拆卸的光學(xué)子組件，暗示了一種部分模塊化模型。實(shí)際上，英偉達(dá)似乎在設(shè)計(jì)CPO系統(tǒng)時(shí)就考慮了可制造性和可更換性，承認(rèn)若完全共封裝而無可維護(hù)性，將難以被市場(chǎng)接受。

供應(yīng)商戰(zhàn)略之所以重要，是因?yàn)橛脩粼诖_信存在"安全供應(yīng)商路徑"之前，通常不會(huì)采用新的基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，信任往往是品牌驅(qū)動(dòng)的，如果用戶相信供應(yīng)商能通過工程支持和長期產(chǎn)品穩(wěn)定性來吸收風(fēng)險(xiǎn)，他們就更愿意承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。因此，博通和英偉達(dá)不僅是供應(yīng)商，更是CPO的“信心引擎”。

供應(yīng)鏈焦慮：“這會(huì)不會(huì)又是一個(gè)鎖定陷阱？”

話雖如此，CPO改變了采購模式，這讓運(yùn)營商感到不安。

使用可插拔模塊時(shí)，運(yùn)營商可從多家供應(yīng)商采購，并將其視為可互換的商品。CPO威脅到了這一模式。如果光模塊被集成到交換機(jī)封裝中，運(yùn)營商將依賴交換機(jī)廠商的封裝生態(tài)系統(tǒng)和更換策略?？蛻艨赡軣o法購買通用的模塊，而是需要從單一供應(yīng)商或合作伙伴那里采購集成的CPO系統(tǒng)。

另一個(gè)問題是，CPO可能導(dǎo)致光器件故障時(shí)需要更換整塊板卡、線路卡，甚至整個(gè)交換機(jī)組件。這絕非數(shù)據(jù)中心管理者愿意聽到的事實(shí)。CPO違背了運(yùn)維團(tuán)隊(duì)的直覺，許多人會(huì)將其解讀為“偽裝成創(chuàng)新的供應(yīng)商鎖定”。

正因如此，OIF和Advanced Photonics Coalition等組織推動(dòng)的互操作性工作至關(guān)重要。用戶不僅關(guān)注性能，更關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)成熟度和多供應(yīng)商可信度。

“三步走”推動(dòng)CPO規(guī)模部署

隨著運(yùn)營商在設(shè)備測(cè)試、供應(yīng)鏈、線纜管理和散熱等方面建立信心，CPO市場(chǎng)規(guī)模將逐步增長。與所有此類技術(shù)一樣，若CPO成功，其增長將是非線性的。

來源：CIR

第一階段：從懷疑到接受（2026–2028年）。CPO在這一階段不是主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，AI網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的持續(xù)擴(kuò)展將迫使業(yè)界更認(rèn)真地評(píng)估CPO。限制因素將是激光器、封裝良率、散熱設(shè)計(jì)和測(cè)試等未解決問題。

第二階段：從接受到依賴（2029–2032年）。隨著AI集群向100T級(jí)擴(kuò)展，CPO將成為迄今為止唯一可行的技術(shù)。用戶態(tài)度可能從“我們正在評(píng)估”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皼]有它就無法擴(kuò)展”。

第三階段：從依賴到優(yōu)化（2032–2035年）。一旦CPO成為主流，討論焦點(diǎn)將轉(zhuǎn)向“哪家廠商的CPO架構(gòu)更好”。這將是非超大規(guī)模運(yùn)營商開始大規(guī)模部署CPO的時(shí)期。

當(dāng)前，業(yè)界對(duì)CPO市場(chǎng)的預(yù)測(cè)對(duì)某些人來說可能過于樂觀。懷疑者會(huì)想起那些早已銷聲匿跡的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，比如FDDI。CIR認(rèn)為，一個(gè)關(guān)鍵變量是AI本身的演變。如果小型語言模型興起，對(duì)高速互連的需求可能下降，CPO或?qū)S為小眾技術(shù)。如果AI工作負(fù)載變得分布式或?qū)捫枨蠼档?，CPO的緊迫性也會(huì)減弱。

另一個(gè)變數(shù)是機(jī)架內(nèi)銅纜的持續(xù)演進(jìn)。英偉達(dá)在NVLink中繼續(xù)使用銅纜，印證了行業(yè)長期以來的模式：只有當(dāng)銅纜失效時(shí)，光纖才會(huì)被采用。CIR指出，光纖全面接管機(jī)架并非必然。光纖將滲透機(jī)架，但沒人能確定其速度和深度。

結(jié)語：CPO是一場(chǎng)文化變革

CPO的成功不僅取決于帶寬密度和每比特功耗等指標(biāo)，更取決于運(yùn)營商是否信任它。目前，用戶既感興趣又持懷疑態(tài)度。超大規(guī)模企業(yè)正向前推進(jìn)，因?yàn)槠渲幸恍┢髽I(yè)懷疑，即使CPO會(huì)顛覆定義了光網(wǎng)絡(luò)數(shù)十年的服務(wù)模式，它也將是擴(kuò)展人工智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的唯一長期戰(zhàn)略。

在未來十年，運(yùn)營商的態(tài)度將從“這看起來風(fēng)險(xiǎn)很大”轉(zhuǎn)變?yōu)椤斑@就是現(xiàn)代AI網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作方式”。當(dāng)這一轉(zhuǎn)變發(fā)生時(shí)，CPO將不再被討論為一種光通信技術(shù)，而會(huì)被視為基礎(chǔ)設(shè)施的必然歸宿。