Co-Packaged Optics技术在资料中心的发展路径与技术解析
摘要
近期GB200晶片与载板过热的消息频出，有系统厂反应是因内部铜缆线路复杂造成液冷散热难以规划与组装导致，而近几个月CPO技术又因为在SEMICOM 2024展上宣布成立台湾矽光子产业联盟而备受市场关注，因此CPO代表的光通讯短期内是否取代铜线也是市场关注的议题之一。
本篇报告主要在深度解析CPO技术于资料中心可能的发展路径，并针对CPO技术进行深度介绍与分析，最后回顾目前主流光子积体电路(Photonics Integrated Circuit，PIC)厂商的发展情况。
一. CPO在资料中心的应用与发展路径
二. CPO技术深度分析与相关供应链整理
三. 目前采用Silicon PIC方案的IC设计厂发展进度
四. 拓墣观点
图一 ToR交换器连接至汇聚层交换器架构示意图
图二 资料中心3层Fat Tree拓朴架构
图三 3层架构的东西向流量需要经过多层交换器节点
图四 GB200 NVLink互联示意图
图五 主流AI资料中心网路拓朴架构
图六 GB200 NVL72单一集群架构产品示意图
图七 目前资料中心主流连接方式
图八 第一阶段CPO交换器渗透路径示意图
图九 最终CPO交换器与FTTS架构示意图
图十 主流4种资料中心短距离下传输方式
图十一 Redriver与Retimer内部结构差异
图十二 3种主要CPO雷射光源封装种类
图十三 外部雷射光源小型封装可插拔模组ELSFP示意图
图十四 目前主流雷射种类之传输距离与速率
图十五 FAU垂直耦合与边缘耦合示意图
图十六 TeraVERSE可拆卸式CPO光纤连接器
图十七 PIC内部结构简单示意图
图十八 Optical Engine封装方式分类
图十九 2D OE封装示意图
图二十 2.5D OE封装示意图
图二十一 3D OE封装示意图
图二十二 CPO交换器发展路线图
图二十三 CPO交换器连接交换器晶片与运算晶片
图二十四 Optical I/O示意图
图二十五 CPO与OIO传输性能比较
图二十六 Tomahawk 5 Bailly 51.2T CPO交换器
图二十七 Broadcom透过CPO进行Scale-up Network互连
图二十八 NVIDIA推出的CPO NVLink连接方案
图二十九 Quantum 3400 X800 CPO版本产品示意图
图三十 NVIDIA机架系统光学互联线路示意图
图三十一 Marvell Teralynx 7基于2.5D异质整合CPO方案
图三十二 Marvell的3D SiPho光学引擎
图三十三 Ayar Labs推出的Optical I/O传输方案
图三十四 Ayar Labs Optical I/O系统连接场景
图三十五 CISCO于OFC 2023展示的25.6T CPO交换器
图三十六 Intel OCI Chiplet属于Optical I/O产品
图三十七 Intel OCI Chiplet发展路径图
图三十八 Ranovus CPO 2.0交换器产品
图三十九 RANOVUS与联发科推出的Odin CPO 3.0交换器
表一 800G DAC、ACC、AEC、AOC参数比较
表二 PIC主要元器件功能整理
表三 CPO主要供应链整理
