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
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
2 y) q' F, @6 }1 Z5 J+ k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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& F8 E2 k. V  o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。
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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。

5 @/ }7 G) q* h2 }/ }1 u) _市场采用挑战

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& V$ ^/ Y6 W1 j5 {* @8 K/ B( }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。

2 P; Y0 c% F3 MCPO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。

. }' C# U5 R9 U6 F% x技术实施障碍

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4 P" P" X' x0 H" l图3显示了CPO的实施挑战，突出显示了各种技术障碍。

0 x1 ?  _  Y8 p7 K2 F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。

成本考虑

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% L( J" u$ T( o( P* A% V图4显示CPO的成本指标

! i$ H, R* s' o6 {* l' c+ C  uCPO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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+ I3 e4 [5 g; G9 S  X' o" T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。
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6 q8 e/ e2 G# w7 }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。

市场推动力和机遇
( \8 ?$ P( q. X$ b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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1 S' \3 e, \: @图6显示了不同应用领域的市场增长预测。

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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# Y/ E2 M. r4 g替代技术和方法
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& M3 o! Q& o$ I+ G1 d图7显示了光互连实施的各种替代方法。

3 v5 n4 U- J8 N) u1 ]2 Z- [) b$ _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。

' W8 X! n. I1 j. m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。

. X+ _: ?+ K0 x( Y- S: P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。

' t6 @+ `% S+ \- C5 a' E供应链考虑

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图9说明了CPO实施的供应链复杂性。
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7 K# I4 A( \: z" t- u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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结论
) i4 B- U! c7 ^: YCPO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。
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- _4 f! L- y: [& E" n( }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。
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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。

参考文献
1 y8 [5 g. C  O* x- ^. t( E7 z& a[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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