光互连技术正从传统的信号传输角色，向解决计算与存储物理瓶颈的核心环节演进。
在数据中心领域，光模块正从机箱前面板向交换芯片边缘迁移；在存储领域，激光已深入硬盘磁头，通过热辅助技术突破高矫顽力介质的写入限制。这一趋势表明，光技术不再仅负责远距离传输，而是开始紧贴计算和存储的物理极限工作，以克服电信号损耗和磁介质写入难题。
01｜CPO架构：光模块为何贴近交换芯片
传统的前面板可插拔光模块（FPP）虽具备易维护、多供应商兼容及按需扩容等优势，但其与交换芯片之间需经过10—30厘米的PCB电路板传输。随着距离增加，为补偿高速电信号损耗，芯片端和模块端均需配备DSP（数字信号处理器），导致功耗显著上升。
共封装光学（CPO）技术将光收发器以芯粒形式直接集成在交换芯片附近，使电连接长度缩短至1厘米以内。此举消除了集成光模块侧对第二颗DSP的需求，其核心目的并非提升光速，而是大幅降低高速电信号在板上长距离传输产生的能耗。
四种光互连方案的能耗与取舍
数据显示，从前面板可插拔方案到CPO方案，能耗由大于11 pJ/bit降至4 pJ/bit。然而，这种能效提升是以牺牲可现场更换性、多供应商选择权及灵活扩容能力为代价的，转而面临固定配置、维护受限及更高的前期开发投入。
这并非单向的技术替代路径。FPP保留了机柜前面的可维护性，而CPO则将功率效率和端口密度推向极致。部署者需在电费成本、带宽密度与维修便利性之间进行权衡，并在系统上架前明确部件选择与故障处置策略。
02｜光PCIe：打破内存与CPU的物理绑定
光互连技术正进一步向服务器内部延伸。PCI-SIG在2025年6月发布的PCIe 6.4标准中引入了面向光连接的retimer机制，随后的PCIe 7.0更将其原生纳入。其中，PCIe 6.4每通道原始速率为64 GT/s，PCIe 7.0提升至128 GT/s。这标志着光PCIe正成为一条标准化路径，而非特定厂商的专用链路。
随着链路长度的拓展，CXL（Compute Express Link）内存池化得以突破单台服务器的限制。内存资源可集中部署并按需分配给不同计算节点，有效解决“部分服务器内存紧缺，另一部分闲置”的资源错配问题。虽然光纤本身不自动构成资源池，还需配合互连成本优化、软件调度及集群拓扑设计，但它首先解除了距离这一硬性约束。
光互连下的计算、内存与存储池化
图示将单体服务器拆解为计算、内存和存储三类独立资源池。黄色链路连接的不再是单一机器，而是整个集群，旨在实现资源跨节点的动态重新分配。
03｜HAMR技术：磁头内的光热辅助写入
硬盘存储面临的是纳米级的微观挑战。传统垂直磁记录（PMR）的面密度约为1 Tb/in²。若要进一步提升面密度，需缩小磁畴尺寸，但这要求介质具有更高的矫顽力以抵抗外部磁场干扰，导致传统磁头的写入磁通难以翻转介质。
热辅助磁记录（HAMR）技术通过极短时间的激光加热解决这一矛盾。激光经近场换能器聚焦于纳米级热点，暂时降低局部磁介质的矫顽力；写极趁机完成数据写入；随后热量迅速消散，介质冷却后矫顽力回升，将数据牢固锁定。近场换能器还将光子转换为表面等离激元，将能量约束在衍射极限以下区域，避免热量波及相邻磁畴。在此过程中，光并未替代磁头，而是为磁头打开了一个瞬时的写入窗口。
HAMR如何借热量完成写入
曲线显示，温度升高时矫顽力下降，允许磁场写入；冷却后矫顽力恢复，数据被固定在盘片上。
报告指出，HAMR的面密度可达3 Tb/in²，是传统PMR的三倍。但这并非毫无代价：激光发生器、近场换能器、写极和读传感器等约300个器件需全部集成在约0.3 mm²的记录头面积内。
塞进0.3平方毫米的HAMR磁头
记录头不仅包含读写元件，还需容纳后段互连、接触传感器和热凸起控制器。右侧硬币与8微米尺度对比图显示，这套光电磁结构已微小至肉眼难以分辨。
04｜同一束光，截然不同的工程目标
CPO与HAMR虽然都利用了近场光技术，但工程目标截然相反。CPO旨在将光从封装边缘高效耦合至光纤，追求比特在机柜和集群间的长距离低损耗传输；HAMR则要求将光严格限制在磁头上的极小热点，严防热量扩散。前者应对的是高速电信号随距离增加的损耗，后者解决的是磁介质微型化带来的写入难题。光在两处均靠近电子器件，但一个追求“传得远”，一个要求“控得住”。
结语｜光的价值取决于其与瓶颈的距离
CPO通过将光贴近交换芯片减少板上电信号损耗，HAMR通过将光引入磁头改变磁介质写入特性。两者虽无共同产品路线，但都将光技术从“外部连接”推向了封装和器件内部。
未来关注点不应仅限于光模块速率。CPO能否在提升能效的同时恢复系统可维护性，光PCIe能否支撑起跨节点资源池，以及HAMR能否在高密度下保持制造良率，将决定这些光学设计能否从实验室走向大规模部署。
面对4 pJ/bit或3 Tb/in²等技术指标，更应追问其替系统节省了何种资源，又将哪些复杂性转移给了封装、运维或制造环节。这一视角比单纯比较光学方案的先进性更接近工程决策本质，也更能厘清技术路线的真实代价。