在前些天的文章中,我们大致梳理了“硅光,光引擎、光模块与 CPO这些概念的区别。
今天,我们继续来看看可插拔光模块、板上光学 OBO 、NPO 以及 CPO 它们究竟又有哪些不同。
光模块的发展始终追求更高密度、更低功耗和更强性能。早期的可插拔标准是1995年的 GBIC,而真正普及的是 2000 年左右兴起的SFP。

谷歌/Coherent等:可插拔 vs. CPO vs. OCS
此后技术快速迭代,自 2015 年以来,主流趋势转向更紧凑、高密度的设计,如 QSFP56、QSFP-DD、OSFP 等。
这类模块通常安装在 PCB 板边缘,而数据处理的核心芯片 ASIC 则位于独立的封装基板上,可插拔模块的核心优势在于其灵活、易更换的特性。

但这种布局存在明显短板:光模块内的光电转换芯片(PIC/EIC)离 ASIC 最远,电信号需经长距离 PCB 走线,导致功耗增加并影响信号完整性。

为减少长距离 PCB 走线带来的信号损耗,业界从大约 2018 年开始探索“板上光学”(OBO)方案。
其思路是将光引擎和电引擎(PIC/EIC)从模块中取出,直接安装在 ASIC 所在的同一块 PCB 板上,通常围绕在 ASIC 周围。

它的思路是把光收发器的核心,即光引擎和电引擎(也就是PIC/EIC)从可插拔模块里拿出来,直接和封装好的 ASIC 芯片放在同一块 PCB 上,通常围绕在 ASIC 的四周。

这样一来,PIC/EIC 和 ASIC 之间的连接通过 PCB 板内走线完成,距离大大缩短,功耗和信号质量自然得到了改善。
大约从 2020 年起,更进一步的“近封装光学”(NPO)开始兴起。
NPO 的设计更激进一些,它把光引擎/电引擎放在一个专门的光学子基板上,然后让这个光学子基板与封装好的 ASIC 并排,集成在同一块高性能的封装基板上。

它的关键改进在于,高速信号不再需要经过主板 PCB ,而是通过这块性能更好的封装基板来连接,这样损耗更小,电气性能更优。

根据 OIF 定义,NPO 架构中 ASIC 到光引擎距离可达 150mm,信道损耗需控制在 13dB 以内。为此,OIF 正推动“超短距增强型”(XSR+)电气接口标准。
接下来看一下 CPO,它的概念提出早于 NPO,但直到 2023 年左右,随着英特尔、博通等公司开始出货,CPO 才引发广泛关注。

与CPO相关的文章:
CPO 可被视为光电集成的终极形态之一,它将光引擎/电引擎与 ASIC 直接并排集成在同一块共封装基板的四周。这使得 ASIC和 PIC/EIC 之间的距离最短,理论上电气性能最佳。

简言之,NPO 是将光电器件移至 ASIC 封装基板旁边,而 CPO 则是将两者封入“同一房间”,因而在尺寸、功耗和延迟上更具优势。

OIF 为 CPO 设定的目标是:光引擎与 ASIC 间距小于 50mm,信道损耗不超过10dB 。
更短的互连距离及约 3dB 的损耗节省,使 CPO 有望实现更低的系统功耗。
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