关于CPO的终极理解

热门资讯 2025年07月27日 19:53 1 admin

接下来将几个可能容易混淆的，以及大家最为关心的问题列出来。

1、cpo、cpo交换机、标准cpo方案、oio、可插拔cpo方案的区别
cpo指的是共封装技术，是指将各类芯片与硅光引擎集成在一起。但目前主要停留在将网络交换用的ASIC（交换芯片）与光学引擎集成的阶段，而非gpu或其他asic计算芯片的共封装（因为技术上还达不到）。

cpo交换机，即现在博通和英伟达的产品，目的是为了能让交换机输出光信号，这样能降低功耗，提升传输速率。

标准cpo方案，即光源也共封装在交换机内，但目前的技术是绕芯片一圈，说白了就是芯片并不能真正的自身出光，也得依赖于外置于芯片外的激光光源，只不过这个光源集成在交换机内部。
oio，真正意义上的芯片出光，终极形态，把光源彻底集成在芯片之下，不再需要外置于芯片周围的激光光源。

可插拔cpo方案，这个可插拔指的不是传统的可插拔光模块，而是可插拔的外置光源，叫做els光源（例如cw激光光源）。目的就是方便更换维修，因为标准cpo方案下，光源一旦坏了，需要整机更换。

2、可插拔cpo方案的外置光源是怎么个形式？对传统可插拔光模块的接口有什么影响？
交换机处在机柜内，外置光源以可插拔的形式处于机柜外的可插拔端口，连接至交换机的前置面板。

传统可插拔光模块的接口，是连接机柜内整机信号输出的，作用是将输出的电信号，转化成光信号，再通过光纤传输到另一台机柜上，再转换回电信号，进入另一机柜。

这里容易混淆的概念，可插拔光模块的短距离和长距离场景，均指的是机柜与机柜间的连接，这个场景叫scale out，而不是说短距就是机柜内的连接，即scale up场景。

可插拔cpo方案，机柜外部应该是这样的，既有外置光源的端口，又有传统可插拔光模块的端口。前者数量不需要那么多，后者数量与非cpo方案一致，不会有变化。也就是说，外置的可插拔光源解决的是给交换机供光的事儿，和传统可插拔光模块解决的机柜和机柜间传输，是两码事儿，不是替代关系。

3、cpo方案想解决的问题是什么？是否是机柜内全光？
非cpo方案中，机柜内的信号原本都是电信号，不涉及光，为了提高传输效率，减少电信号传输的相关功耗等，所以想用cpo方案实现机柜内尽可能多的去用光信号传输，因此目前阶段，一方面是为了解决交换机内的速率和能耗问题，另一方面是可以提升机柜内短距传输的效率，和解决瓶颈问题，比如替代铜缆，突破局限性等。

但机柜内除了交换机外，还有服务器，比如gpu/asic计算卡、cpu、存储单元等等，这些基本都位于服务器中的主板上。这些组件，目前都是电信号，不过在主板上是没法接光模块的。
而主板间，是可以用光模块来进行光电转换传输的，只不过主板本身不带插槽，需要通过主板上的扩展卡槽，插入 NIC/HCA（例如以太网卡或infiniband网卡），再由这些扩展卡提供光模块接口。

原先在非cpo方案中，由于都是电信号传输，所以可以不使用光模块，也可以使用（例如现在gb300的情况下，想走光传输）。
不使用的情况下，就是铜缆传输，直接走电信号。使用的情况下，连接方式应该是这样的，服务器（其中是主板）通过扩展卡槽插入光模块，将电信号转成光信号，连接光纤，直接接入交换机，接入部分如果是传统交换机，就也需要匹配一个光模块来将光信号转回电信号。然后交换机再将电信号转出，还是通过光模块转成光信号，传到另一个服务器上，结构对称。
如果是cpo交换机，可以做到交换机出光，因此交换机端口就不再需要光模块了，直接接光纤就行了，但服务器端口仍需要光模块来转换。

但如果想要真正的实现机柜内与机柜外的全光传输（也就是完全不涉及电信号），就得需要实现oio，也就是全部模块儿和底层都要能自主出光。而目前这个技术能真正实现商业化，预计还得n多年后（目前尚停留在局部cpo阶段）。

相当于是以前的非cpo方案，全是电传输，所以机柜内除非有必要，否则基本不会用到光模块。
但现在反而需要了，否则就只能做到cpo交换机出光，但服务器没法接光的情况。并且刚才说了，cpo交换机的目的是为了自己出光，所以无论它是标准方案，还是可插拔方案，无非是光源是否外置在机柜外的区别，本质上最终都是cpo交换机输出光信号。
因此不管是什么方案，机柜内想进行光传输，都需要增加机柜内的光模块使用（这可能就是基哥说的在scale up场景下，cpo的使用反而能对光模块提供增量的原因）。即原先是可用可不用（用的情况下是两端，服务器和交换机都接），cpo方案下是必须得用（用的情况下是一端，仅服务器）。

4、为什么说cpo目前想解决的是机柜内（scale up）的问题，而非机柜外（out）的问题？为什么机柜外的场景替换，会在未来3-5年才能缓慢实现？
因为机柜内的传输才是目前的痛点。传统的方案，都是电信号，基本都是用铜缆传输，但随着gpu等芯片的增强，会导致散热、能耗、空间布局、速率等一系列问题。所以才想升级成光传输，因为快，因为信号衰减小、功耗降低等等。

机柜内的服务器，如果想直接收发光信号，也可以，但需要时间适配，说白了就是直接变成可接入光纤，而不是过去的电信号收发。但首先这需要做到gpu/asic计算卡级别的cpo，且由于稳定性、适配性、时间成本、技术成本问题，还不如直接在机柜内用成熟的光模块来做这件事，总之只要能实现全光传输就行了，不一定非得去追求真正的自身全光信号输出。
而机柜外更是如此，目前博通和英伟达的cpo交换机，其技术上只是说能支持机柜外的光信号传输，但不代表能应用。这需要机柜内的服务器等，都能适配这个技术，这样才能彻底变成输出到机柜外的信号直接是光，而且技术上必须都得达到远距离（相比于机柜内的近距离）传输，这样才可以不需要光模块连接机柜和机柜，直接接光纤就可以了。

然而目前的机柜外传统可插拔光模块方案，非常成熟，稳定性、成本、速率方面都非常好，最关键的还是稳定，再加上基哥提到的大厂实际上都不想被nv强绑定，机柜内的交换机也就算了，但机柜外再跟你捆绑，以后这些大厂自己没法玩儿了。毕竟这东西要设定一个整体的规范化标准，标准如果都被nv掌控了，那大厂以后的订制asic服务器就没法整了。

因此现在机柜外的场景，大厂没有任何动力去换掉可插拔光模块方案，因为本来机柜外就已经是全光传输了，拿掉光模块无非是省去了光电转换的步骤，实际上还是光传输，看似节省了可插拔光模块的成本，但反而会增加cpo方案下的机柜内成本，以及机柜内的维修难度，在目前的成本和稳定性下，完全得不偿失。

5、所以cpo落地，目前对于传统可插拔光模块有哪些影响？除了光模块外，会影响哪些传统设备？
在3-5年内，机柜外的场景会缓慢替换，但因为意愿严重不足，同时也存在技术上的瓶颈，所以替换率即使是5年后也很有限。
机柜内，反而会提升光模块的使用量，因为从无到有的量（以前可以不用光模块，现在必须用），比替代本身就有的量（已用的情况下，从服务器、交换机双端使用，变成服务器一端使用）要大的多。

cpo交换机内，芯片中的硅光引擎，目前应该还是交换机厂商自己搞定，但如果中新后续可进入到供应链中（毕竟目前均已具备成熟技术，后续还可进一步实现良率的全面提升，以及成本降低），提供硅光引擎，那么这一块儿就又是一个增量。
但由于机柜内想实现全光互联，因此通过光模块实现光电转换后，cpo方案下的机柜内，就不再涉及电信号的传输，因此原先的铜缆会有被替代的风险（但服务器主板上的暂时不会，除非后续出现gpu级的cpo）。

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