博通CPO，重磅发布

摘要：近日，博通公司宣布推出第三代单通道200G（200G/lane）CPO产品线，其共封装光模块（CPO）技术取得重大进展。除了200G/lane的突破外，博通还展示了其第二代100G/lane CPO产品和生态系统的成熟度，重点突出了OSAT工艺、热设计、处理流

近日，博通公司宣布推出第三代单通道200G（200G/lane）CPO产品线，其共封装光模块（CPO）技术取得重大进展。除了200G/lane的突破外，博通还展示了其第二代100G/lane CPO产品和生态系统的成熟度，重点突出了OSAT工艺、热设计、处理流程、光纤布线和整体良率方面的关键改进。越来越多的行业合作伙伴已公开宣布加入，进一步凸显了博通CPO平台的成熟度，为大规模AI部署提供AI横向扩展和纵向扩展应用。

Broadcom 在 CPO 领域的领导地位始于 2021 年，当时推出了第一代 Tomahawk 4-Humboldt 芯片组，使整个CPO供应链能够提前学习，领先于行业。这款开创性的芯片组引入了多项关键创新，包括高密度集成光学引擎、边缘耦合和可拆卸光纤连接器。

在此成功的基础上，第二代Tomahawk 5-Bailly（TH5-Bailly）芯片组成为业界首个量产的CPO解决方案。在TH5-Bailly的生产过程中，博通专注于自动化测试和可扩展的制造工艺，为未来几代产品的量产奠定了基础。部署博通100G/通道CPO产品线，使公司获得了无与伦比的CPO系统设计专业知识，能够无缝集成光学和电气元件，从而最大限度地提高性能，同时提供业内最低功耗的光互连。

今天，随着第三代 200G/通道 CPO 产品线的发布，以及致力于开发第四代 400G/通道解决方案，博通继续引领行业提供最低功耗和最高带宽密度的光互连。

博通，突破光互连界限

按照博通所说，共封装光器件 (CPO) 是一种先进的异构集成技术，将光器件和硅片集成在单一封装基板上，旨在应对下一代带宽、功耗和成本挑战。CPO 融合了光纤、数字信号处理 (DSP)、ASIC 以及先进的封装和测试技术，为支持横向扩展和纵向扩展网络的数据中心互连提供颠覆性的系统价值。

如今，可插拔光模块内部需要高功率DSP，以补偿信号从ASIC传输过程中产生的路径互连损耗。随着SerDes技术扩展到212 Gbps PAM-4及更高速率，这些互连损耗将持续增加，并需要更高功率的DSP补偿。线性重定时光学器件 (LRO) 或线性可插拔光学器件 (LPO) 仍然受到这些互连损耗的影响，但它们试图将DSP从光模块内部移除。通过将光学器件通过单个基板接口放置在任何ASIC旁边，CPO可提供最高的集成度、最低的路径损耗和最低功耗。

博通的共封装光模块 (CPO) 技术基于高度集成的硅光子技术，旨在通过提供最高性能、最低功耗和最低单位比特成本的解决方案来满足人工智能网络的严苛需求。博通提供可连接到博通以太网交换机和博通XPU的CPO平台解决方案。Broadcom 的先进 CPO 封装和晶圆规模集成工艺可实现大规模制造。

博通的全新共封装光模块 (CPO) 解决方案，旨在为服务于超大规模数据中心和人工智能 (AI) 工作负载的下一代互连树立标杆。博通的第三代 CPO 技术可实现每通道 200G 的速率，同时显著改善热设计、处理流程、光纤布线和整体良率。

博通的 200G 一体封装光模块旨在解决互连中的规模问题，这些问题常常会导致链路抖动和运行中断。这反过来又会影响行业实现最低单令牌成本的能力。200G CPO 技术使扩展域能够超过 512 个节点，同时解决了下一代基础模型参数规模不断扩大所带来的带宽、功率和延迟挑战。

CPO系统设计集成了光学和电气组件，以通过低功耗光互连实现性能最大化。博通公司光学系统部门副总裁兼总经理Near Margalit表示，该公司的CPO技术由其交换机ASIC、光学引擎以及由无源光组件、互连和系统解决方案合作伙伴组成的生态系统驱动。

博通正与其生态系统合作伙伴紧密合作，以优化CPO解决方案的集成。例如，它与康宁公司合作开发先进的光纤和连接器技术。此外，它还与Twinstar Technologies在高密度光纤电缆方面密切合作，以扩展下一代数据中心和AI基础设施中的光互连。

博通在CPO领域的领导地位不仅源于其尖端的交换机ASIC和光引擎技术，还源于其由无源光器件、互连器件和系统解决方案合作伙伴组成的全面生态系统。凭借其100G/通道CPO产品线，博通已证明其技术扩展能力，能够满足基于推理的AI日益增长的需求，并支持下一波AI驱动的应用。

博通公司副总裁兼光系统事业部总经理 Near Margalit 博士表示：“博通多年来致力于完善我们的 CPO 平台解决方案，我们第二代 100G/通道产品的成熟度和生态系统的完善性就是明证。凭借第三代 200G/通道 CPO 解决方案，我们再次为下一代 AI 互连树立了标杆。我们致力于提供业界领先的性能、能效和可扩展性，这将帮助我们的客户满足当今快速发展的 AI 基础设施的需求。”

Broadcom 在 CPO 技术方面的进步得到了整个生态系统中越来越多重要合作伙伴的支持，本周几家主要合作伙伴宣布了重要的里程碑：

康宁公司宣布与博通在先进光纤和连接器技术方面展开合作，包括在 TH5-Bailly 平台上运送组件。

台达电子宣布生产紧凑型 3RU 外形的 TH5-Bailly 51.2T CPO 以太网交换机，提供风冷和液冷两种配置。

富士康互联科技透露了 CPO LGA 插座和可插拔激光源 (PLS) 笼和连接器的生产发布，这些是确保可靠、高性能系统集成的关键组件。

Micas Networks宣布生产 TH5-Bailly 网络交换机系统，与采用传统可插拔模块的系统相比，该系统可节省 30% 以上的系统级功耗。

Twinstar Technologies 庆祝高密度 CPO 光纤电缆批量出货量达到里程碑，进一步推动了下一代数据中心基础设施中光互连的扩展。

这些合作伙伴里程碑表明，在构建完整、完全集成的 CPO 生态系统方面取得了持续进展，从而支持下一代 AI 网络解决方案。

博通的200G/通道CPO技术专为下一代高基数纵向扩展和横向扩展网络而设计，这些网络将要求与铜互连同等的可靠性和能效。此功能对于实现超过512个节点的纵向扩展域至关重要，同时还能解决下一代基础模型参数不断增大所带来的带宽、功率和延迟挑战。

博通第三代解决方案旨在解决扩展互连问题，此类问题中，诸如链路抖动和运营中断等问题会显著影响行业实现最低单令牌成本的能力。博通第三代和第四代发展路线图包括与生态系统合作伙伴密切合作，以优化CPO解决方案的集成，确保其满足超大规模数据中心和AI工作负载的严苛要求。此外，博通始终致力于开放标准和系统级优化，这对于我们CPO技术的持续成功和发展至关重要。

如何使用CPO扩展光互连？

光学技术对于人工智能集群的前端和后端网络都变得越来越重要。随着通信带宽的增加，CPO 为这些集群中的光纤链路铺平了道路。

用于训练大型语言模型的 GPU 集群需要高度并行处理，这引发了人们对光互连规模和创新的全新兴趣。如今的 AI 集群包含数万个 GPU，各大公司希望在 2020 年前构建超过百万个 GPU 的集群。由于集群跨越多排服务器机架，通过交换结构实现 GPU 间通信的光互连数量正在快速增长。即使近期后端网络的横向扩展集群容量有所增长，大多数 GPU 带宽仍然通过电气链路在本地进行路由。未来迁移到更大规模的纵向扩展域（例如数百个 GPU）可能会使每个 GPU 的光带宽需求再增加一个数量级。博通已投资于共封装光学器件，以将光互连扩展到 AI 时代。在本文中，我将重点讨论两个规模化领域：集成和制造。

整合是 CPO 的核心，必须正确完成。

如下图所示，博通半导体解决方案事业部总裁 Charlie Kawwas 将完全填充 51.2 Tbps 交换机所需的 (128) 个 400G 光模块数量与博通 Bailly 51.2T 等效 CPO 解决方案进行了比较。表格周围的所有 128 个光模块（以蓝色标签表示）都折叠成八个 6.4 Tbps 光引擎，这些引擎与 51.2 Tbps Tomahawk®5 交换机 ASIC 共同封装在一个基板上。

下图则是博通 TH5-Bailly 51.2T CPO 器件的特写。每个 6.4 Tbps Bailly 光学引擎都包含数百个光子元件，与传统可插拔收发器中使用的硅光子器件相比，集成密度提高了一个数量级。作为参考，我们只需将 400 Gbps 光子集成电路 (PIC) 的硅片面积增加一倍，即可提供 6.4 Tbps 的传输速率。这意味着硅片面积效率提高了 8 倍，对成本、功耗和海岸线带宽密度都有积极影响。CPO 提供了一个极具吸引力的解决方案，能够以相同的海滨光互连密度来满足不断增长的 GPU I/O 带宽需求。

随着CPO成为主流，需要解决的关键挑战之一是规模化生产的能力。制造工艺的创新与将高带宽光学器件与交换机集成的技术创新同等重要。

为了满足上述不断变化的互连需求，博通还对 CPO 制造自动化进行了大规模投资。由于整个行业普遍采用手动组装和测试流程，传统的可插拔收发器的质量和可靠性难以预测。在博通，我们始终致力于选择一流的硅片制造工艺。如果没有标准的制造工艺和工具，我们会自行构建自动化系统。请观看以下视频，深入了解我们的端到端自动化制造流程。从 PIC 和 EIC 制造，到晶圆测试、芯片到晶圆键合、光学元件贴装以及 CPO 组装和测试，我们都致力于最大限度地减少因手动操作而导致的偏差。

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