IEDM2024 | CPO部署延迟因素与市场驱动力的分析

逍遥设计自动化

当前市场格局
' A7 }' q$ r* T2 x尽管CPO在技术上具有优势，但在部署过程中仍面临各种挑战。理解这些因素和市场驱动力，对把握技术采用轨迹具有重要意义[1]。

! @% \& M' k9 \) p" k竞争性技术分析
. b% f0 [" O# O) O$ J* {% ^4 ~0 u线性可插拔光学(LPO)的出现对CPO的快速采用带来了显著挑战。

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9 S. X& h6 T" j7 k图1展示了传统可插拔光学与LPO架构的对比，显示了光学模块中DSP的消除。
; _: K' f% P3 X( l# W
LPO采用简单架构降低功耗，实施复杂度更低。与现有基础设施的兼容性和较低的初始投资需求，使LPO成为近期内具有吸引力的替代方案。这些优势导致一些组织重新考虑其即时CPO部署计划。

' v: [, L  S. R4 F; x! W市场采用挑战

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图2展示了Lightcounting对CPO采用率到2028年的预测，显示了市场预期的演变。

CPO的市场采用面临多个重要障碍。初始部署预测已经下调，反映了向这项新技术转型的复杂性。Meta决定跳过400G的大规模部署，直接从200G转向800G，说明了市场谨慎的采用态度。

6 L4 o# Y& P2 P' T. g& U技术实施障碍
  {, ^0 j3 u. i9 a& b* j

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# g9 N; o9 F  M  M0 {图3显示了CPO的实施挑战，突出显示了各种技术障碍。

+ Z; i" \1 x" t; X$ a+ c技术因素持续影响部署时间表。热管理复杂性带来重大工程挑战，而制造良率考虑影响生产规模。测试和验证要求增加了额外的复杂性，系统集成挑战必须通过谨慎的设计和实施策略来解决。

# v( [( e' @1 j9 O# l成本考虑
# L& b5 \- |2 S

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% d. V: z( ^8 ~0 a7 q' T2 @图4显示CPO的成本指标
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3 d) ]& E( \7 {, ]3 O- v4 J9 k7 cCPO部署的经济环境包含多个因素。初始基础设施投资需求可能相当大，而制造工艺开发需要大量资源。测试和认证成本增加了总体支出，建立可靠的供应链需要长期承诺和投资。
* b$ j9 c/ ~7 I, q
行业生态系统发展
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9 y* g) |. N1 A$ d( Y  v图5说明了CPO生态系统发展和各行业参与者之间的相互关系。
( l* |8 S: s1 V/ z  B
建立完善的行业生态系统需要多个领域的协调努力。标准化工作必须与供应链成熟度同步推进，以确保互操作性和可靠性。制造基础设施需要大量投资和发展时间，同时需要在整个行业培养技术专业知识。这些相互关联的要求形成了影响部署时间表的复杂依赖网络。
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市场推动力和机遇
尽管存在部署挑战，但多个市场因素持续推动CPO发展。
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图6显示了不同应用领域的市场增长预测。

; z& f1 ]0 I+ h) I数据中心容量扩展持续创造对改进互连解决方案的需求。人工智能和机器学习计算的增长对系统带宽和效率提出了更高要求。能效规定推动了对降低功耗技术的兴趣，而带宽密度需求持续攀升。这些因素共同维持了CPO发展的动力。

7 o" @) B& V/ k- N+ b  K3 E8 S替代技术和方法

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% u+ {$ Z+ I) O" p图7显示了光互连实施的各种替代方法。

+ R% g4 n8 k; t5 s# d) ]5 G市场继续在CPO发展的同时探索多种解决方案。先进的可插拔光学为现有架构提供了渐进改进，而混合集成方法试图结合不同技术的优势。新型封装技术解决了特定实施挑战，增强型电气解决方案在短距离应用中保持竞争力。
+ H7 J0 G- g9 V
/ t- `' F+ n- Y: S性能需求演变

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图8展示了数据中心互连不断发展的性能需求。
4 X$ Y: b# P2 \! P! u( {
系统需求在多个维度持续提升。带宽扩展需求推动了更高的数据速率和通道数量。随着系统规模增加，功效要求变得更加严格。延迟降低对许多应用仍然重要，而集成密度必须提高以支持有限空间内不断增长的带宽需求。
/ ^9 x( s! {; p9 Q" ?+ \
$ ^7 G4 A* p5 ~) _4 N供应链考虑
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! }( e' ~3 ^. W" Y$ q' S7 r! k图9说明了CPO实施的供应链复杂性。
! Y' h! j3 l) f* q% v4 C" I
$ E9 z0 e/ F% Q6 Y, v( c! V1 W建立可靠的供应链是CPO部署的基本挑战。材料采购必须解决可用性和质量要求，而制造能力发展需要大量投资和专业知识。质量控制流程必须发展以应对新的技术挑战，随着生产量增加，物流优化变得越来越重要。
* X, ^8 V! I) e
0 O$ ^: ^  z" G7 f, ~+ S6 i结论
0 o$ C4 \( k0 g+ qCPO技术的部署面临技术、经济和市场因素的复杂相互作用。虽然在制造、测试和生态系统发展方面存在挑战，但强劲的市场推动力持续推进技术发展。CPO部署的成功将取决于解决这些挑战，同时保持对技术优势的关注。
2 F$ V2 c" \* J/ T6 z/ `4 o
: ?- ?' y7 l& f, ?4 x理解这些因素有助于制定现实的部署时间表和策略。行业解决技术挑战、建立完善供应链和满足市场需求的能力将决定CPO的采用速度。随着技术成熟和生态系统发展，在CPO优势明显超过实施挑战的特定应用领域，可以预期部署将会增加。
9 C' U- A+ I* Q0 m
推进的道路需要继续投入资源解决技术挑战，同时建设必要的行业基础设施。成功将取决于技术卓越性与实际制造和部署考虑因素之间的平衡。随着行业在早期部署中积累经验，许多当前的挑战将得到解决，可能加速后续技术代的采用。

9 ^9 Q1 {* q0 I+ ^, I, u6 r参考文献
[1] C. Schow, "Co-Packaged Photonics for Improved Energy Efficiency and Performance of AI Applications," in IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), Tutorial 3, San Francisco, CA, USA, Dec. 2024, pp. 1-62, Department of Electrical Engineering, University of California Santa Barbara, Santa Barbara, CA, USA.

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