共封装光学（CPO）：突破智算互连“三重墙”的关键技术
AI大模型训练与智算集群规模的指数级扩张，正推动数据传输进入“带宽墙”“延迟墙”“功耗墙”三重瓶颈的突破期。共封装光学（CPO）技术通过将光引擎与电芯片共封装，把电信号传输距离从米级压缩至毫米级，实现50%以上的系统能效提升，成为破解智算互连难题的核心方案。作为下一代光通信的核心方向，CPO正引发全球产业格局重构，中国企业在技术追赶与生态构建中迎来关键窗口期。
技术重构：CPO的核心优势与演进路径
CPO技术的核心价值在于重构互连架构，其本质是通过先进封装技术将光引擎与ASIC、GPU等电芯片集成在同一基板或中介层，最大化缩短光电转换距离。与传统可插拔光模块相比，CPO在带宽密度、延迟、功耗三大关键指标上实现跨越式提升：带宽密度达200–500Gbps/mm²，为传统方案的4–10倍；传输延迟降至5–10ns，仅为可插拔模块的1/4–1/2；系统功耗降低约50%，单端口功耗低于1W，显著优于电交换的20W/端口。该性能优势使其成为十万卡级智算集群的核心互连技术，并被业界视为“芯片–设备–集群”一贯式全光互连架构的基础[2]。
（资料来源：中国移动）
CPO技术正沿“NPO过渡–CPO主流–OIO终极”路径演进：短期以近封装光学（NPO）为过渡，通过光引擎与封装后xPU芯片相邻布局积累产业化经验；中期随封装工艺与散热技术突破，CPO将成为智算中心主流互连方案，2025–2030年全球市场规模年复合增长率有望超50%；长期光学IO（OIO）将实现芯粒级集成，带宽密度提升至1Tbps/mm²。当前硅光集成是主流技术路线，依托CMOS工艺实现光器件集成，配合外置激光器，在中短距场景已形成成熟应用[3]。
（资料来源：中国移动）
全球CPO产业已形成“国际巨头引领、国内加速追赶”的竞争格局。博通2024年发布的第二代51.2T CPO交换机，边缘带宽密度达500Gbps/mm，采用行波马赫曾德调制技术；英伟达在GTC2025推出的CPO交换机搭载单波长微环调制器，单通道速率200Gbps，四颗交换芯片总带宽达115.2Tbps，预计2026–2027年实现800G/1.6T CPO规模化商用[4]。
（资料来源：毕马威）
国内CPO产业虽起步较晚，但已在标准、研发、生态多维度取得突破：我国自主制定《T/CESA1266-2023半导体集成电路光互连接口技术要求》，明确1.6Tbps交换侧与400Gbps网卡侧模块标准；曦智科技联合国内GPU厂商推出首个xPU-CPO光电共封装原型系统，计划2026年发布交换芯片CPO原型机；奇点光子首代光IO芯粒产品实现32通道6.4T带宽，带宽边密度超700Gbps/mm；无锡芯光互连技术研究院开发的1.6T-CPO首代样机单通道速率达400Gbps。产业生态层面，已初步形成“光器件厂商+光引擎企业+设备商+云厂商”协同格局[5]。
破局之道：技术挑战与产业发展建议
CPO规模化应用仍面临技术与产业双重挑战。技术层面，标准化缺失导致接口规范、封装尺寸尚未统一，光引擎与xPU接口类型等关键环节待完善；封装工艺受限于玻璃通孔（TGV）加工效率低、硅通孔（TSV）成品率不足；硅波导损耗控制、耦合效率等光器件性能瓶颈亟待突破。产业层面，国内缺乏核心牵引力量，硅光芯片流片、异质集成封装等环节工艺成熟度仍需提升[6]。
（资料来源：深企投）
应对挑战需产学研协同发力：一是加快标准化进程，推动IEEE、OIF等组织完善接口规范，降低系统集成复杂度；二是聚焦封装工艺、光器件性能等关键领域，通过联合攻关突破技术壁垒；三是强化产业链协同，构建“芯片–光器件–封装–设备–应用”完整生态，支持龙头企业带动上下游创新；四是拓展应用场景，优先在智算中心、超算集群等高端场景开展试点，积累商用经验后逐步推广[7]。
CPO技术的崛起不仅是光通信行业的迭代升级，更是数字经济基础设施的根本性变革。在AI算力需求持续爆发背景下，CPO已成为全球科技竞争新焦点。中国产业界需把握关键窗口期，以技术创新突破瓶颈，以生态协同构建优势，加速推动共封装光学从实验室走向规模化商用，为数字经济高质量发展筑牢互连基石[8]。