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
0 }, o3 R0 Q' C9 M% s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]。

竞争性技术分析
! ?7 L' R; h+ X& ^0 Y5 D) x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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; j8 q7 b5 a( b* ^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。

, U1 f& \% Z( F3 Y4 ~) RLPO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。

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。
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2 |4 z. \9 }' r8 M: M9 j- ~+ fCPO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。

技术实施障碍

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8 N. g- U# @$ }$ t图3显示了CPO的实施挑战，突出显示了各种技术障碍。

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。
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成本考虑

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# N4 h9 R3 H0 p$ ?9 f. K图4显示CPO的成本指标
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CPO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。
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行业生态系统发展

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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。

8 {3 n; h; K. R+ l6 W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。

4 {) m0 _# X9 D2 J, e: @- P! `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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. S( R1 t  {' C$ C% I  S图6显示了不同应用领域的市场增长预测。
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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。
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替代技术和方法
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图7显示了光互连实施的各种替代方法。

  O0 W# l" R" o- s! U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。

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。
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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。

7 T. ]& h% [% G' }! `) @" t! X' [供应链考虑

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图9说明了CPO实施的供应链复杂性。

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。
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2 v! B# b& [5 z: ]0 e: l' T' }结论
CPO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。

9 O* H0 l2 O; s  C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。

. `  R; z! z) X' _8 J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。
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( p; S( q9 L% p0 m2 `+ I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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