交换机 OIO、OBO、 NPO 、CPO 有什么区别

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近年来数据中心交换网络的发展使交换机芯片容量一骑绝尘，然而在容量达到了51.2T后，受限于高速信号的衰减和芯片封装尺寸，对信号完整性提出了更高要求，交换机芯片容量的持续增长遇到了瓶颈，通过针对可插拔方案来提高EIO（Electrical Input & Output）电接口速率或增加通道数均变得具有挑战性。光电产业的最新发展提供了潜力解决这个棘手的问题，那就是引入新兴的OIO技术。OIO即Optical Input & Output，是通过大带宽、高密光接口解决交换机芯片、CPU、GPU等大容量芯片的I/O端口散出的一系列技术。 具体产品形态有可能包括OBO（On Board Optics）、NPO（Near Package Optics）、CPO（Co-Package Optics）及未来可能部署的OEIC(Optics Electronic Integrated Circuit)。

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过去常见的是热插拔式的光收发模组，即面板插拔模块。之后会将模组移到更靠近晶片的位置，这样损耗更低速度更快，一种是先移到PCB板上，称为OBO方案(On-Board Optics)。更进一步则是直接跟晶片封装在一起，称为CPO方案(Co-Packaged Optics)。而这3种进化后的方案，都需要采用硅光子技术，因为生产方式不同，不过说明一下，我们一直讨论的CPO其实是涵盖了OBO和CPO和NPO(Near-Packaged Optics)方案。
2019年，光模块或光引擎与交换芯片被“共同封装”到单个基板上，称为共同封装光学器件（CPO）。2022年，一些厂商（例如Broadcom）将CPO1.0和2.0分别称为NPO和CPO。NPO代表近封装光学器件（Near Packaged Optics）。因此，一些厂商将NPO归类为CPO。

它们都不属于OBO（板载光学器件）类别，其中交换芯片和光学引擎通过交换机上的大型PCB连接。

CPO/NPO不通过主板上的PCB进行互连，主要是出于性能和成本方面的考虑。为了追求更优的性能，用一块大PCB板来替换射频板会占用大量空间，成本也会更高。高频信号需要布线和互连的地方很少，因此这样做并不值得。但是当在廉价的PCB上正常使用时，电信号互连的损耗太大，无法增加整个板的功率或增加电信号的频率。NPO/CPO通过利用一小块高值射频基板作为交换芯片和光引擎的共封装解决了这一问题，便于减少电信号的高频损失。
NPO和CPO之间有很大的区别。NPO：交换机ASIC芯片已封装，包括裸片和ASIC封装基板。光学引擎也已封装，具有完整的光电信号处理流程。这是早期CPO的概念，此时还是需要DSP的，所以Broadcom的NPO提供的引擎功率是11-16W/800G。

在后期阶段，CPO演进到去除单独封装的交换芯片的外封装，并将光学引擎部分直接连接到芯片上。光学引擎可以是封装模块，也可以是采用多芯片3D封装的完整芯片（包含硅光子芯片/电子芯片/激光器的部分）。

另外，博通的CPO功耗5.5W/800G是在剔除DSP功耗后，与NPO功耗对比计算出来的。