为什么说 CPO 的本质问题不是“光”,而是“电”
一、一个常见但危险的误解
在讨论光电共封装(CPO)时,最常听到的一种说法是:
CPO 的难点在于光器件:
激光、调制器、耦合、可靠性。
这句话不算错,但非常不完整。
如果你站在系统架构和物理约束的角度去看,会发现一个更本质的事实:
CPO 之所以被提出,并不是因为“光不够好”,
而是因为“电已经走不下去了”。
换句话说,
光只是被“拉进封装”的工具,
真正被逼到极限的,是电互连。
理解这一点,是区分“看过 CPO”与“真正理解 CPO”的分水岭。
二、电互连正在系统中扮演“反向加速器”
在现代计算系统中,电互连承担着一个非常尴尬的角色:
- 算力越强
- 带宽越高
- 电互连反而消耗越多的功耗和设计资源
这在高速 SerDes 时代表现得尤为明显。
在 112G、224G 速率下,系统设计者面对的是:
- 极高的插损
- 严重的反射与串扰
- 复杂到难以验证的均衡链路
为了让信号“活着到达对端”,系统不得不引入:
- 更高摆幅的驱动
- 多级 CTLE / FFE / DFE
- 重定时(Retimer)
结果是一个非常反直觉的局面:
计算能力在提升,
但系统能效被电互连持续吞噬。
在很多高端交换芯片中,
I/O 相关功耗已经接近甚至超过核心逻辑功耗。
这不是工艺问题,而是物理尺度问题。
三、CPO 的真正价值:把“不可控的电”压缩到封装内
理解 CPO 的关键,不在于“光有多先进”,
而在于它对电互连空间尺度的重构。
在可插拔光模块架构中,电信号必须跨越:
- 芯片 I/O
- 封装
- PCB 走线
- 连接器
这是一个厘米级、强损耗、强不确定性的电环境。
而在 CPO 中:
- 电互连被限制在毫米级
- 通道材料、几何、阻抗高度可控
- 信道建模从“板级统计问题”变成“封装内确定性问题”
这带来的变化是质变而不是优化:
- SerDes 不再需要“对抗物理极限”
- 电路设计从“补偿损耗”转为“利用物理一致性”
- 系统能效的上限被重新抬高
因此可以说:
CPO 的第一性原理收益,
来自于电互连尺度的坍缩,而不是光的引入。
光只是恰好是那个在短距离后性能几乎不退化的介质。
四、为什么“光的问题”反而是次级问题
这并不是说光学问题不重要,而是要明确优先级。
在 CPO 体系中,光子部分面对的挑战主要是:
- 耦合效率
- 温度稳定性
- 长期可靠性
这些问题确实困难,但有一个共同特点:
它们是工程问题,而不是趋势性失效问题。
相比之下,电互连的问题是:
- 随速率提升必然恶化
- 随距离增长指数级放大
- 无法通过“更好工艺”根本解决
这也是为什么行业会接受一个看似“更难制造”的方案:
- 接受复杂封装
- 接受光电混合测试
- 接受运维模式变化
因为继续拉长电互连,已经不再是可选项。
五、从系统角度重新理解 CPO
如果只从器件角度看,CPO 显得“激进、昂贵、不成熟”。
但从系统演进的角度看,它其实是一个保守但理性的选择:
- 保留电在短距离内的优势
- 用光承担电不擅长的距离
- 在封装层面完成介质分工
从这个意义上说,CPO 并不是“光取代电”,
而是:
电退回它最擅长的尺度,
光接管电无法承受的尺度。
结语:CPO 是一次“尺度管理”的胜利
如果用一句话总结 CPO 的本质,那就是:
CPO 不是一次光学革命,
而是一次对电互连尺度失控的系统级纠偏。
真正推动 CPO 的,不是光器件的突破,
而是电互连在高带宽时代不可逆的物理约束。
当你从这个角度再回头看 CPO,
你会发现很多争论,其实一开始就问错了问题。