正在写这篇文的时候，CPO概念标的天孚通信、新易盛等大跌。一个原因是上周五的调研说CPO还很远，要27年才可以贡献业绩。另一个原因是市场风格也开始转变，开始注重强现实，比如铜缆沃尔核材有业绩先拉铜缆，今天的盘面也在反映这个风格。
越是下跌，越应该静下心来思考自己的标的到底有没有未来，以及潜在的投资机会。耐心看完，文中的逻辑推导会有所惊喜。
那么，我们今天就开始正文内容，讲讲CPO和OIO。
片间光互连示意图如下：
片间光互连，尤其是光电合封（Chip-to-Chip Optical Interconnect with Co-Packaged Optics, CPO）和光输入输出（Optical I/O, OIO）技术，正在成为信息技术发展的热点。这些技术因其在高频（超过10GHz）和长距离传输情况下的明显优势——功耗更低——而备受关注。
在交换网络场景中，片间光互连主要聚焦于CPO技术，将光芯片与交换芯片一起封装，与外部其他芯片形成连接。这种方式预期将取代可插拔光模块。而在算存网络场景中，片间光互连则聚焦于OIO技术，将光芯片与计算或存储芯片一起封装，也是与外部其他芯片形成连接，提供一种新型的通用输入/输出（I/O）解决方案，旨在取代传统的电I/O系统。
从实现方式和功能角度出发，CPO和OIO均主要通过异构集成方式实现，旨在提高集成度、带宽密度，以及降低比特能耗。特别是CPO的低能耗特性，能够帮助数据中心进行绿色升级。传统技术中，高带宽数据传输通常依赖于可插拔光模块，而这些模块的面板端口密度成为提升带宽的一个限制因素。此外，当通信速率达到112Gb/s及以上时，交换芯片与光模块之间较长的信号传输距离会导致功耗和延迟的增加。据博通数据显示，CPO技术能提供高带宽、高能效和低延迟的解决方案，其系统功耗相比可插拔光模块降低了50%以上，仿真显示全对全通信模式下的通信完成时间最多可减少40%。简而言之，就是传输变快了电费还少了，这么好的技术当然要好好发展！
硅基光电子集成方案已成为CPO技术的主流路线。这种方案具有无需气密封装、高带宽、易于集成等优点，成为当前研究和业界的热点。此外，VCSEL阵列方案在短距信号互连场景中因其成本和功耗优势而备受关注。例如，IBM在2023年基于56Gb/s NRZ信号开发了16通道的CPO，发射端功耗为2.7pJ/bit，接收端理论仿真值为1.5pJ/bit，系统整体功耗为4.2pJ/bit。而英特尔则在2024年发布了基于64Gb/s NRZ信号的4通道CPO发射机样机，整体链路功耗为1.3pJ/bit。这些进展显示了光互连技术在降低数据中心能耗和提升数据传输效率方面的潜力。
CPO技术由于与交换机紧密绑定，其产业链的发展主要由交换机领域的巨头牵引。技术实现不仅需要全面的硬件平台和工艺设计能力，还需要企业具备从可插拔光模块向CPO的转换能力，这对企业的研发实力提出了较高要求。
目前，CPO产业链涵盖了设计、激光器与光引擎等光芯片器件商、交换机厂商、制造代工厂等多个环节。在这个领域中，如思科（Cisco）、博通（Broadcom）等交换机巨头具有较强的话语权。从产品研发的角度来看，自2020年以来，CPO样机相继发布，容量不断提升，当前聚焦于51.2 Tb/s的交换机技术，例如博通在2024年展示了51.2Tb/s的CPO交换机和6.4Tb/s的FR4光引擎。据Yole预测，CPO的全球市场规模预计在未来3至5年大量商用，到2033年将增长至26亿美元。这就呼应了文章开头讲的天孚通信、新易盛大跌的原因。那么在这个判断里有危就有机，代码已经跃然纸上。
在标准化方面，CPO的国内外标准体系已初步建立。国际上，如光互连论坛（OIF）、板载光学联盟（COBO）、联合开发基金会（JDF）、国际光电委员会（IPEC）等组织已针对CPO进行了一系列部署。国内方面，中国计算机互连技术联盟在2023年发布了团体标准《半导体集成电路光互连接口技术要求》，中国通信标准化协会也已立项行业标准《光电合封用外置光源模块》。当前CPO的框架、外置光源、接口、测试规范等关键标准已发布或正在研究。
此外，OIO技术也成为算存架构中的重要互连方案，尤其是在高性能计算场景中。随着计算负载的增加和系统规模的扩大，高性能计算系统间需要建立更高带宽密度的连接。业界认为，在未来4至6年内，光互连技术将是最具影响力的技术之一，其性能预计在未来两年内将迅速提升至10Tb/s以上，是当前电互连性能的10倍。根据Lockheed Martin的数据，与传统商业解决方案相比，OIO可以将数据传输带宽提升7倍，功耗降低为原来的1/5，尺寸减小为原来的1/12，显著提升互连性能，满足高性能计算场景的需求，为资源池化提供了保障。
OIO产业链主要由计算巨头牵引，涵盖了设计、光芯片器件商、计算/存储芯片商、服务器厂商和制造代工厂等多个环节。在这个领域中，像英特尔这样的计算巨头具有较强的话语权。例如，Ayar Labs在该领域已有深厚的积累，2023年展示了与英特尔FPGA集成的OIO解决方案，能够实现双向4Tb/s的数据传输；而英特尔在2024年推出了与中央处理器（CPU）进行3D共封的OIO芯粒，带宽同样达到双向4Tb/s。此外，中国的一些企业在2023年发布了支持外设组件互连快速总线（PCIe）和计算快速连接（CXL）协议的光互连产品。
根据市场咨询机构Yole的预测，OIO的全球市场规模预计到2033年将增长至23亿美元；并且预计其商业生态完全爆发的时间在5年后。目前，OIO的互连能力预计将在未来2年内增长至10Tb/s以上，相较于电互连实现了10倍的提升。CPO之后OIO接上，那么什么是首要的呢？答案也是显而易见。
OIO的标准化工作尚处于初期阶段。目前的标准化工作主要是在电互连领域向光学方向拓展，而完整的标准体系框架尚未形成。一些关键的组织如连续波波分复用多源协议（CW-WDM MSA）组织已经定义了一组O波段波长网格以实现激光器间的互操作性。外设组件互连特别兴趣组（PCI-SIG）在2023年成立了PCIe光学工作组，研究为PCIe规范引入光学传输接口的可能性。通用芯粒互连快速总线（UCIe）规范定义了物理层、适配层、协议层以及晶粒到晶粒接口，制造商可基于此实现芯粒间的光互连。CXL规范规定了内存缓存一致性，允许CPU和加速器之间共享内存资源，有效支持计算与存储资源的池化解耦。OIF在2023年启动了节能接口项目，研究CW-WDM以及PCIe、UCIe、CXL等光学接口。这些进展表明，尽管OIO融入现有电互连链路面临许多挑战，如接收端探测、光电信号不一致等问题，但这些协议的物理层和软件层的标准化努力将有助于实现不同硬件和软件框架间的无缝集成。
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