cpo与lpo概念最近异常火热，那什么是cpo和lpo，它们到底有什么不一样？
传统的光模块是独立于交换芯片之外，通过铜缆或光纤与其他电子组件相连，这种方式在高速信号传输过程中容易产生较大的功耗和信号损耗。特别是，dci等网络速率逐渐从400g发展到800g，甚至1.6t，不久的将来可达到3.2t，单个光模块的功耗也在增加。
图1-数据中心连接速率路线图
比如说：sfp模块的功耗在2w左右，100g光模块的功耗一般在1.5w~3w，400g qsfp-dd dr4光模块功耗可控制在大约12w以内，800g光模块的功耗在12w至16w之间浮动。
随着速率的提升，因为单个光模块的功耗在直线上升，从而导致整机功耗大大增加。
我们从器件封装上来分析，在器件封装过程中，当信号速率从56gbd提升一倍至112gb/s时，对于给定长度的低损耗pcb走线，即使我们使用先进的pcb材料，插入损耗也将大约增加一倍。
通常来说，电气通道越短，中间转换（过孔、连接器）过程越少，信号完整性问题就越容易管理，也就促使将光学器件移动到内部，尽可能靠近asic，从而可以有效的降低功耗。据此，目前产生了两种主要凯发k8国际手机app下载的解决方案，分别是：
cpo：co-packaged optics，光电共封装模块；
lpo：linear photonic optical，线性驱动可插拔模块。
图2-从可插拔到cpo与lpo
什么是cpo？
我们知道，传统的光模块是独立于交换芯片之外，通过铜缆或光纤与其他电子组件相连，这种方式在高速信号传输过程中容易产生较大的功耗和信号损耗。
cpo封装正式为解决这一问题，通过将光模块和交换芯片紧邻封装在一起，可以极大地减少了信号在电光转换和传输过程中的距离，从而显著降低功耗、提高信号完整性、减少延迟，并且缩小了其体积。
下图展示了从传统铜质dac和可插拔光器件到 3d集成光学器件的cpo路线。
图3-cpo演进路线图
从上图可以看出，在如何减少连接的线性距离时，不是一步到位的，先是npo近封装光学技术，再是cpo。
npo是将光学引擎和开关芯片解耦，再将它们组装在同一块系统板上。
图4-npo封装
而cpo则是直接将开关芯片和光引擎组装在一个插槽中，实现了芯片和模块的共同封装。相比npo，cpo 的模块与主机asic的距离更近，可以实现更低的信道损耗和功耗。
图5-cpo封装
目前，cpo有三个阶段，分别是：
a型cpo（对应图3从上往下第4阶段-2.5d cpo）；
b型cpo（对应图3从上往下第5阶段-2.5d chiplet cpo）；
c型cpo（对应图3从上往下第6阶段-3d cpo）。
从a型到c型，特点是光学引擎与开关asic距离越来越短。
其中，在今年的ofc上，intel、思科等大厂展示了a型cpo产品。a型cpo的特点是芯片和光模块做成了完全标准化独立的组件，再通过pcb基板共封装在一起。光引擎与芯片之间的距离在10cm以内，并完全舍弃odsp。
图6-a型 cpo封装
在ofc上，博通也展示了采用b型cpo凯发k8国际手机app下载的解决方案的51.2t交换机，共8个6.4t-fr4 bailly scip 光引擎，带 broadcom 光纤连接器 （bfc）。与a型cpo区别倒不是很大，asic和光模块之间还是相对解耦，但是引入了晶圆级的package技术，进一步将两套组件拉进了，距离在几厘米内。
图7-b型 cpo封装
图8-博通bailly scip 光引擎cpo平台
c型3d封装cpo是cpo的最终形态，是真正完全意义上的cpo。它将硅光芯片与其他裸die（如gpu、lanswitch、hbm等）封装在一个大的package里，是为cpo的最终形态。
cpo的目的之一是为了降功耗，在图2中我们看到，400g zr光模块的功耗大部分集中在dsp上，因此，无论是cpo还是后面要聊到的lpo，设计核心在于去dsp化。只是去法不一样。
但我们不能说，cpo没有dsp，为了实现高速信号的调制解调、编码解码以及信号补偿等功能，cpo仍需要集成dsp功能或者与具有dsp功能的电芯片协同工作。也就是说，在cpo方案中，dsp要么直接集成在封装内的某个芯片上，要么通过极其紧凑且高效的连接方式与之紧密结合，以实现所需的信号处理功能。
图9-中国计算机互连技术联盟 cpo 及 chiplet 标准
什么是lpo技术
lpo，即线性驱动可插拔光模块，是一种光模块封装技术。无论是cpo还是lpo，相对传统光模块，主要目的之一就降功耗，而dsp的功耗在整个模块中的占比又是最高的。
图10-400 zr光模块的功耗分布图
因此，对于lpo来说，其直接表征在于去 dsp 化，在数据链路中只使用线性模拟元件，无cdr或dsp的设计方案。通过使用具有优异线性度和均衡能力的转阻放大器（tia）和驱动芯片（driver）来替代dsp。
odcc在2023年发布了112g lpo光模块应用白皮书。其中涉及到lpo 模块的设计，其框图如下：
图11-lpo 模块的设计框图
去除cdr/odsp等re-timer组件；
使用性能更优、si补偿能力更强的的drv/tia电芯片；
将部分补偿功能集成到网络设备asic芯片；
原来由odsp实现的信号再生、数字信号补偿功能，变成通过网络设备asic芯片、drv和tia进行分段补偿。
需要注意的是，这里与cpo有些不同，lpo的去dsp，是真正不想在光模块中的电芯片中搞dsp，而是将dsp功能放在系统设备侧来实现。下图更直观的展示了传统基于dsp/retiming方案与lpo方案的异同。
图12-lpo方案与含dsp方案的对比
在接口方面，lpo对模块本体的封装没有要求，不管是qsfp，还是qsfp-dd，亦或是osfp、osfpxd等均可以实现lpo方案。
在产业内，macom、semtech、美信等在dsp领域较弱的电芯片厂商，正在大力推进lpo。主要原因是希望通过 lpo 方案绕开 dsp 短板。目前lpo方案标准化未成熟，主要涉及到电接口和光接口。
其中电接口主要是oif的cei-112g-linear-pam4协议，据了解，截至最后一次更新的（2024年4月），cei-112g-linear-pam4标准已经有了实质性进展，并且已经被业界采纳和实施，至少在产品层面已有海信等公司推出基于此标准的800g线性互联光缆。
在光接口方面，ieee802.3系列协议是成熟通用的标准，retime类可插拔光模块均需符合该协议。如果可以做到符合802.3协议，lpo则可以实现最大意义上的“互联互通”。
cpo与lpo的区别
无论是cpo还是lpo，目前仍在不断发展中。cpo封装和lpo封装各有其特点和优势。cpo封装技术注重光电共封装，适用于高速高密度互联传输场景；而lpo封装技术则注重可插拔性和成本效益，适用于短距离传输场景。
在cpo框架内，如果系统设备发生故障，需要关闭电源并更换整个板卡，这对于维护任务来说是相当不便的。相比之下，lpo光模块的可插拔使得在不关闭整个系统的情况下能够高效更换，进一步提升了lpo凯发k8国际手机app下载的解决方案的整体便利性，简化光纤布线和设备维护流程。
图13-几种方案的对比
整体上来讲，lpo是可插拔光模块向下演进的技术路线，相较于cpo方案更容易实现、确定性更强。
但据一些专家，lpo技术给系统端的电信道带来重要的设计问题。目前serdes的主流规范是112g，不久将升级到224g。专家认为，lpo技术无法满足224g serdes的要求。