CPO vs 可插拔光模块：AI 数据中心高速光通讯架构比较｜技术年份：2026

随着 AI Data Center 从 400G、800G 持续往 1.6T 与更高带宽发展，高速光通讯面临的问题已不只是「光模块能不能更快」，而是 Switch ASIC 与 Optical Engine 之间的高速电气讯号，还能传多远、消耗多少功率，以及如何维持讯号完整性。

传统数据中心大量采用 可插拔光模块（Pluggable Optical Transceiver），光模块安装于交换器前面板，可独立插拔与更换。

CPO（Co-Packaged Optics，共封装光学）则改变这种架构，把 Optical Engine 移到更靠近 Switch ASIC 的位置，缩短高速 Electrical Channel，再透过 Optical Fiber 将数据送往其他设备。

NVIDIA、Broadcom 等业者已推出或部署 CPO 架构。NVIDIA Spectrum-X Ethernet Photonics 将 Co-Packaged Silicon Photonics 用于 AI Networking；Broadcom Tomahawk 6 Davisson 则提供 102.4 Tb/s 等级 CPO Ethernet Switching。

但这不代表：

CPO 即将全面取代可插拔光模块。

两者其实代表不同的 System Architecture、维护策略与应用取舍。

CPO 与可插拔光模块最大的差异是什么？

最简单的差异，在于：

光电转换发生的位置不同。

传统可插拔光模块

数据路径可以简化为：

Switch ASIC
↓
High-Speed PCB Electrical Channel
↓
Front-Panel Optical Transceiver
↓
Optical Fiber

Switch ASIC 产生高速 Electrical Signal 后，必须先经 PCB Trace 传到交换器前面板，再由 Optical Module 转换成光讯号。

CPO

则可以简化为：

Switch ASIC
↓
Very Short Electrical Channel
↓
Co-Packaged Optical Engine
↓
Optical Fiber

Optical Engine 被放置得更靠近 ASIC。

因此，高速 Electrical Signal 不需要先穿越较长的 PCB Channel，再送到 Front Panel。

这就是 CPO 最核心的技术概念。

CPO 与可插拔光模块快速比较

比较项目	CPO	可插拔光模块
Optical Engine位置	靠近 Switch ASIC	Switch Front Panel
高速Electrical Path	较短	较长
光纤传输	是	是
模块化程度	较低	高
现场更换便利性	较复杂	高
Bandwidth Density潜力	高	高，但受Front Panel与Electrical Channel限制
Power per Bit潜力	较有优势	通常较高
Signal Integrity压力	可缩短高频Electrical Channel	ASIC至Module仍需高速Electrical Channel
生态成熟度	持续发展	非常成熟
维护方式	System-Level设计较重要	Module可独立更换
典型方向	超高带宽AI Switch	广泛Data Center Networking

实际功耗、距离、可靠度与成本仍依各家架构及产品规格而异。

为什么传统可插拔光模块这么普及？

可插拔光模块最大的优势不是单纯「使用光纤」。

而是：

Modularity。

模块位于设备前面板，可以依需求：

• 插入
• 拔除
• 更换
• 维修
• 升级
• 选择不同 Reach
• 搭配不同 Fiber Infrastructure

因此如果某一颗 Optical Transceiver 发生故障，通常不需要更换整台 Switch。

这对大型 Data Center 的维运非常重要。

另外，可插拔光模块已有成熟的：

• Form Factor
• Optical Interface
• Fiber Infrastructure
• Management Interface
• Multi-Vendor Ecosystem
• Testing Environment

因此即使 CPO 开始发展，可插拔光模块仍具有非常强的实际部署价值。

NVIDIA 在宣布 CPO Networking 时，也明确表示 Silicon Photonics 将与 Pluggable Optical Transceiver 技术共同发展，而不是宣告后者消失。

可插拔光模块的限制在哪里？

问题主要出现在：

速度持续提高之后。

Switch ASIC 通常位于 PCB 中央或主要位置，而 Optical Module 位于 Front Panel。

因此 Electrical Signal 必须经过：

ASIC Package
→ PCB
→ Connector／Cage
→ Optical Module

数据率愈高，高频 Electrical Channel 就愈容易受到：

• Insertion Loss
• Return Loss
• Crosstalk
• Jitter
• PCB Material
• Connector Discontinuity
• Trace Length

影响。

为了维持讯号质量，系统可能需要更复杂的：

• DSP
• Retimer
• Equalization
• FEC
• High-Performance PCB Material

而这些技术也可能增加功耗、热与成本。

所以当 Network Bandwidth 从 51.2T、102.4T 继续往更高 Switch Capacity 发展时，「ASIC 到 Front Panel 的 Electrical Distance」开始成为重要工程问题。

CPO 为什么能改善高速 Electrical Channel？

CPO 的策略其实很直接：

不要让超高速Electrical Signal走那么远。

将 Optical Engine 靠近 Switch ASIC 后，可以更早完成：

Electrical → Optical

转换。

接下来主要透过 Optical Fiber 传输。

因此 CPO 的主要潜在优势包括：

1. 缩短高速Electrical Path

降低 PCB 上极高速 SerDes 讯号的传输距离。

2. 降低Electrical Channel Loss压力

减少 ASIC 到 Front Panel 之间需要承受的高速电气通道损耗。

3. 改善Power per Bit

高速 Electrical Channel 愈复杂，需要的 Signal Conditioning 功耗通常也愈高。

以 NVIDIA Spectrum-X Ethernet Photonics 为例，NVIDIA 表示其特定 CPO 架构在每个 1.6 Tb/s Port 上，可比其比较基准的 Pluggable Interconnect 降低约 5 倍功耗。这属于 NVIDIA 特定平台数据，不应直接套用到所有 CPO 系统。

4. 提高Bandwidth Density

当 Network Switch 需要更多 800G／1.6T Port 时，CPO 可以降低前面板与高速 Electrical Routing 所面临的部分限制。

CPO 就是把光模块焊在ASIC旁边吗？

不完全正确。

CPO 是一种「共封装光学架构」，但实际设计可以有不同形式。

Optical Engine 可以：

• 靠近 ASIC
• 位于共同 Package／Substrate
• 使用 Socket
• 使用 Solder Attach
• 搭配 External Laser Source
• 使用不同 Optical I/O 架构

OIF 的 Co-Packaging Framework 也针对 Optical Engine、Socket、Laser Source、Fiber Connection、Thermal 与 Reliability 等不同架构进行定义。

因此：

CPO 是系统架构概念，不是一种唯一固定外型的Connector或Module。

CPO 的Laser一定和ASIC封装在一起吗？

不一定。

部分 CPO 架构会使用：

External Laser Source（ELS）

将 Laser 放在封装之外，再把光送入 Optical Engine。

这样做的一个重要原因是：

Laser是光学系统的重要可靠度组件。

如果 Laser 可以设计成外部可维护模块，故障时可能不需要拆除整个 Switch ASIC／Optical Package。

OIF 指出，External Laser Source 可让故障 Laser 从 Faceplate 端更换，也能让 Laser 与 Switch ASIC 处在较独立的 Thermal Environment；但相对也会增加 Optical Insertion Loss 等设计取舍。

因此不能简单理解成：

CPO = Laser + ASIC 全部封死在一起。

CPO 最大的缺点是什么？

CPO 解决部分 Electrical Channel 问题，但同时也带来新的工程问题。

其中最明显的是：

Serviceability

传统光模块如果故障：

拔掉 → 换一颗

相对直接。

CPO Optical Engine 若与 Switch ASIC 高度整合，维修方式就会变得更加复杂。

OIF 在 Co-Packaging Framework 中也列出了 Rework、Socket、Retention、Integration Yield、Thermal 等共封装设计取舍。

因此 CPO 的挑战可能包括：

• Optical Engine可靠度
• Package Yield
• Thermal Management
• Fiber Attachment
• Laser Maintenance
• Manufacturing Complexity
• Field Service
• Supply Chain
• Multi-Vendor Interoperability
• System-Level Testing

也就是：

CPO把部分Electrical问题缩短了，但同时把Optical、Packaging与System Design问题拉得更靠近ASIC。

可插拔光模块的最大优势：维护弹性

可插拔架构最大的长期价值，就是：

Optical Module 和 Switch本体是分离的。

如果 Optical Module 故障：

Replace Module

如果 Fiber 有问题：

Replace Fiber

如果未来要改 Reach：

Change Optical Module

因此对需要大量：

• 维运
• 备品管理
• 多Vendor部署
• Structured Cabling
• Network Upgrade

的数据中心来说，可插拔架构仍非常有吸引力。

这也是为什么 CPO 的出现不等于「Pluggable Optics 已经过时」。

CPO 和可插拔光模块都使用光纤吗？

是。

两者最大的差异不是「有没有 Fiber」。

而是：

Electrical Signal 在哪里转成 Optical Signal。

Pluggable Optics

ASIC
→ Electrical PCB
→ Optical Module
→ Fiber

CPO

ASIC
→ Short Electrical Link
→ Optical Engine
→ Fiber

因此两者最后都可能使用 Optical Fiber 传送数据。

Fiber 仍然是高速光讯号的主要 Physical Transmission Medium。

CPO 是否一定比可插拔光模块省电？

不能一概而论。

CPO 的理论与架构优势之一，确实是缩短高速 Electrical Channel，因此具有降低 Power per Bit 的潜力。

但整台设备真正功耗还包含：

• Switch ASIC
• Optical Engine
• Laser
• Cooling
• Control Circuit
• Fiber Interface
• Power Conversion

而且不同 CPO／Pluggable Design 使用的 DSP、SerDes、Optics 与 Cooling Architecture 都不同。

因此比较时应看：

完整System Power，而不是只比较某一颗Optical Engine。

例如 NVIDIA 公布的 5 倍 Power Reduction，是其 Spectrum-X Ethernet Photonics 特定平台与其比较基准间的数据，不代表产业所有 CPO 都固定比所有 Pluggable Module 省电 5 倍。

CPO 为什么特别受到AI Data Center关注？

AI Data Center 有几个特别明显的特性：

GPU数量非常大

East-West Traffic非常高

Switch Bandwidth快速增加

800G／1.6T Port增加

Power与Cooling压力非常高

当 Switch 需要连接大量 GPU／NIC／Rack 时，Network Bandwidth Density 会快速提高。

此时，交换器面临的不只是：

能不能提供更多Port

而是：

每一Bit需要多少Power？

高速Electrical Channel能不能稳定？

Front Panel能不能容纳足够带宽？

整体Cooling是否可接受？

这些正是 CPO 被导入 AI Networking 的主要背景。

Broadcom 已推出 102.4 Tb/s Tomahawk 6 Davisson CPO Ethernet Switch；NVIDIA Spectrum-X Ethernet Photonics 也提供 200G SerDes 与 CPO Silicon Photonics 架构，显示 CPO 正从研究技术进一步走向 AI Network System。

CPO比较适合什么应用？

目前 CPO 特别适合关注：

• Ultra-High-Bandwidth Switch
• AI Factory
• GPU Cluster
• Hyperscale Data Center
• Scale-Out Network
• 高Radix Switch
• 高Bandwidth Density
• Power-Constrained Networking

也就是当：

Bandwidth Density + Power + Electrical Reach

开始成为系统瓶颈时，CPO 的价值会更加明显。

可插拔光模块比较适合什么应用？

Pluggable Optics 仍非常适合：

• 一般Data Center Network
• Enterprise Network
• Leaf／Spine
• Rack-to-Rack
• Data Center Interconnect
• Structured Fiber Cabling
• 需要现场维修
• 需要多种Reach
• 需要Vendor Flexibility

尤其当：

Serviceability、Flexibility与成熟生态系的重要性高于极限Bandwidth Density

可插拔光模块通常仍是非常合理的选择。

CPO、LPO与传统光模块是一样的吗？

不是。

传统Pluggable Optics

Module内通常具有较完整的 DSP／Signal Processing。

LPO（Linear Pluggable Optics）

仍维持可插拔 Form Factor，但减少或移除部分 Module DSP Processing，以降低 Power、Latency 与 Complexity。

CPO

则进一步改变物理架构，将 Optical Engine 移到靠近 ASIC 的位置。

因此可以简化理解：

Traditional Pluggable
→ LPO
→ NPO／CPO

不是单纯的「新版本取代旧版本」，而是不同程度地重新设计：

Electrical Reach + Optical Placement + Power Architecture

OIF目前也持续推进 224G Linear Interface，可支持 LPO、CPO 与 NPO 等下一代 Optical Architecture。

CPO会完全取代可插拔光模块吗？

目前不建议这样判断。

更可能的情况是：

两者长期共存。

原因在于两者解决的优先问题不同。

CPO优先解决

• Extreme Bandwidth Density
• Electrical Channel Loss
• Power per Bit
• High-Speed ASIC-to-Optics Connectivity

Pluggable Optics优先提供

• Serviceability
• Modularity
• Multi-Vendor Ecosystem
• Flexible Reach
• Structured Cabling
• Upgrade Flexibility

甚至 OIF 的 CPO Framework 也指出，如果 Co-Packaged Optical Engine 能与既有 Pluggable Module Standard 及 Installed Cabling 兼容，会具有更广泛的市场价值。

这代表产业真正需要的不是：

CPO vs Pluggable 二选一

而是：

如何让不同Optical Architecture共同存在于Data Center。

AI数据中心未来可能怎么配置？

未来可能形成多层光互连架构。

超高带宽Switch内部／附近

Switch ASIC
→ CPO Optical Engine

Switch-to-Switch／Rack-to-Rack

CPO／Pluggable Optics
→ Optical Fiber

一般Data Center Network

Pluggable Optical Transceiver
→ Fiber

特定低功耗应用

LPO／NPO

因此未来高速光网络更可能是：

Pluggable + LPO + NPO + CPO 多种架构依应用共存。

Ethernet Alliance 在 OFC 2026 也展示了从 200G、400G、800G 到 1.6T 的多种 Next-Generation Optics 与 System Architecture，反映 AI Networking 正进入多种光电互连架构并行的阶段。

CPO与可插拔光模块选型重点

如果是实际 Network System Design，可以从以下几个方向比较：

选型因素	优先思考
Bandwidth	需要400G、800G、1.6T或更高？
Bandwidth Density	Switch需要多少Port与总Bandwidth？
Power	Power per Bit是否已成为主要限制？
Electrical Reach	ASIC至Optics距离是否造成Channel Loss问题？
Serviceability	Optical组件是否需要现场快速更换？
Fiber Infrastructure	是否沿用既有Structured Cabling？
Thermal	ASIC、Optics与Laser如何散热？
Reliability	Optical Engine／Laser故障如何处理？
Interoperability	是否需要Multi-Vendor兼容？
Future Upgrade	未来是否需要更换Speed／Reach／Optics？

真正的选型不是：

「CPO比较新，所以一定比较好。」

而是：

哪一种架构最符合整个Network System的Bandwidth、Power、维护与成本需求。

CPO vs 可插拔光模块的核心结论

如果用最简单方式总结：

可插拔光模块把Optics放在Front Panel，以模块化与维护弹性为优势；CPO把Optics移到更靠近Switch ASIC，以缩短高速Electrical Path、提高Bandwidth Density并降低Power per Bit压力。

两种技术并不是单纯的新旧关系。

未来 AI Data Center 更可能根据：

**Speed

• Bandwidth Density
• Power
• Thermal
• Serviceability
• Fiber Infrastructure
• Cost**

决定使用 CPO 或 Pluggable Optics。

随着 800G、1.6T、200G/Lane 甚至更高带宽持续发展，Optical Engine 与 Switch ASIC 的距离将成为高速互连架构的重要设计因素。

而 CPO 的真正价值，就是：

让光电转换更靠近高速运算与交换芯片。

常见问题

CPO和可插拔光模块最大的差别是什么？

主要差别是 Optical Engine 的位置。可插拔光模块位于设备 Front Panel；CPO 则把 Optical Engine 移到更靠近 Switch ASIC 的位置，以缩短高速 Electrical Channel。

CPO还需要光纤吗？

需要。CPO 改变的是光电转换的位置，不是取消 Optical Fiber。完成 Electrical-to-Optical Conversion 后，数据仍需透过 Fiber 传输。

CPO一定比可插拔光模块省电吗？

不能一概而论。CPO具有降低高速Electrical Channel功耗的潜力，但实际System Power仍取决于ASIC、Optical Engine、Laser、Cooling与整体架构。

CPO坏掉是不是一定要更换整台Switch？

不一定，取决于实际架构。CPO可以采不同Optical Engine、Socket、External Laser与Fiber Connection设计，因此维修方式不能一概而论。但整体而言，其Serviceability通常比前面板可插拔光模块更需要System-Level设计。

CPO未来会淘汰可插拔光模块吗？

目前看来不宜如此判断。NVIDIA等业者也明确将CPO与Pluggable Optical Transceiver视为可共同发展的技术。未来更可能依Bandwidth Density、Power、距离与维护需求形成多种Optical Architecture共存。

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