摘要：首先，我们需要明确一点：XPU并不是一个标准化的术语，它更像是行业内对一种特定类型的AI加速器的统称，而不是像CPU、GPU那样有明确定义的硬件。XPU可以理解为“X Processing Unit”，其中“X”代表的是可定制化和灵活的特性。
最近科技圈的热点，除了AI大模型之间的“军备竞赛”，恐怕就属CPO（Co-Packaged Optics，共封装光学）技术了。
当台积电、博通等巨头纷纷下场布局，CPO的火苗已经开始燎原。
而就在昨天，迈威尔科技（Marvel）也官宣了其集成CPO共封装光学技术的新型AI加速器XPU。
这波操作，无疑给CPO的战局又添了一把火，也让投资者们开始重新审视这个被视为下一代数据中心互联关键的技术。
首先，我们需要明确一点：XPU并不是一个标准化的术语，它更像是行业内对一种特定类型的AI加速器的统称，而不是像CPU、GPU那样有明确定义的硬件。XPU可以理解为“X Processing Unit”，其中“X”代表的是可定制化和灵活的特性。
简单来说，AI加速器XPU是一种专门为加速人工智能（AI）和机器学习（ML）工作负载而设计的处理器。它通常具有高度并行的架构，可以高效地执行复杂的计算任务，例如：
深度学习模型训练： 这是AI加速器最常见的应用场景。训练深度神经网络需要大量的矩阵乘法和卷积运算，XPU可以大幅提升训练速度。推理（Inference）： 在训练好的模型上进行预测，也是AI应用的关键步骤。XPU可以优化推理过程，降低延迟，并提高吞吐量。数据分析： XPU可以加速对大规模数据集的分析和处理，为AI算法提供数据支持。其他AI任务： 例如自然语言处理、图像识别、语音识别等。XPU 与 CPU 和 GPU 的区别：
CPU (中央处理器)： CPU 是一种通用的处理器，擅长执行各种任务，包括操作系统运行、应用程序处理等。但对于AI和ML的计算密集型任务，CPU的并行处理能力有限，效率较低。GPU (图形处理器)： GPU 最初是为图形渲染而设计的，但其大规模并行架构使其在AI和ML计算中表现出色。GPU在深度学习中被广泛使用，但对于特定类型的AI算法或定制化需求，可能不是最优选择。XPU (AI加速器)： XPU 是一种专门为AI工作负载设计的处理器，通常采用更加定制化的架构，在特定场景下可以比CPU和GPU更加高效。XPU 的特点：
高度并行化： XPU 通常具有大量的处理单元，可以同时执行多个计算任务，从而提高整体性能。定制化架构： XPU 的架构可以根据特定的AI算法或应用场景进行定制，以实现最佳的性能和能效。高带宽内存： 为了支持AI计算过程中大量的数据传输，XPU通常配备高带宽内存（HBM），如HBM2、HBM3等。高效的互连： 为了支持多XPU并行计算，XPU通常采用高速的互连技术，如NVLink、UCIe等。可编程性： XPU 通常具有较高的可编程性，可以支持不同的AI框架和算法。针对特定应用优化： 某些 XPU 会针对特定的AI任务（例如图像处理、自然语言处理）进行优化，以进一步提高性能。XPU 的类型：
XPU的类型有很多种，取决于其设计架构和应用场景。以下是一些常见的XPU类型：
ASIC (专用集成电路)： 针对特定的AI算法或应用场景定制的芯片，性能和能效最高，但灵活性较低。例如，谷歌的TPU (Tensor Processing Unit) 就是一种典型的ASIC。FPGA (现场可编程门阵列)： 具有高度灵活性的芯片，可以通过编程实现不同的功能，适用于快速原型设计和定制化需求。类脑芯片： 模拟人脑神经元结构的芯片，在某些AI任务中具有潜力，但仍在发展初期。DPU（数据处理器）： 一种面向数据处理和卸载的处理器，可以加速数据中心的网络和存储操作。在一些场景中，DPU也可以作为XPU的一部分。文章中提到的 Marvell XPU：
文章中提到的 Marvell XPU，是一种集成了CPO技术的定制化AI加速器。其主要特点包括：
集成CPO技术： 通过CPO技术，实现了高速、长距离、低延迟的数据互连。定制化架构： 可以根据客户的特定需求进行定制，以满足不同的应用场景。采用3D硅光子引擎： 具有高带宽和低功耗特性。与HBM和Chiplet集成： 与高带宽内存（HBM）和芯粒（Chiplet）集成，提升了整体性能和灵活性。XPU 的应用场景：
数据中心： AI加速器XPU是数据中心部署AI应用的关键组件。自动驾驶： XPU 用于处理自动驾驶车辆的传感器数据和执行AI算法。边缘计算： 在边缘设备上部署AI应用，需要XPU提供强大的计算能力。高性能计算： XPU 可以加速科学计算和模拟，例如天气预报、生物制药等。医疗影像： XPU 可以加速医疗影像的分析和诊断。XPU 的未来发展趋势：
更强的定制化： 随着AI应用场景的不断拓展，XPU的定制化需求将更加强烈。更高的集成度： 将更多的功能集成到XPU芯片中，可以提高效率和降低成本。更高的能效： 降低功耗是XPU发展的重要方向，以便在更多的场景中部署。更强大的互连技术： 为了支持大规模并行计算，XPU将采用更先进的互连技术。AI加速器XPU是为加速AI和ML工作负载而设计的定制化处理器，它具有高度并行化、定制化架构和高带宽等特点。XPU的类型有很多种，包括ASIC、FPGA和类脑芯片等。随着AI技术的不断发展，XPU将在未来的数据中心、自动驾驶、边缘计算等领域发挥越来越重要的作用。
Marvell的XPU集成了CPO技术，代表了XPU的发展新方向。
在AI大模型如火如荼发展的今天，算力需求呈现指数级增长。
而传统数据中心所采用的铜缆互连技术，正面临带宽瓶颈、能耗过高、以及传输距离受限等诸多挑战。为了应对这些问题，CPO技术应运而生。简单来说，CPO就是将光模块与芯片封装在一起，实现光信号和电信号的直接转换，从而大幅度提高数据传输速度和效率，并降低功耗。
在以往的架构中，芯片输出的电信号需要经过复杂的层层转换，才能最终变成光信号进行远距离传输。而CPO则将这个复杂的转换过程缩短，甚至省略了中间的很多环节。这就像把快递直接送到家门口，而不用再经过各个中转站，大幅提升了效率。
CPO技术的优势显而易见：
带宽提升： 光通信的带宽远高于铜缆，可以满足AI大模型对高速数据传输的需求。功耗降低： 减少了电信号转换过程，降低了能量损耗，从而实现更低的功耗。延迟缩短： 更短的信号传输路径，意味着更低的延迟，这对于AI应用至关重要。距离延长： 光纤的传输距离远超铜缆，可以满足数据中心内部和数据中心之间的互联需求。可以说，CPO技术是应对AI算力需求爆发的“解药”，有望解决当前数据中心面临的互连难题。
作为一家以数据基础设施芯片为主营业务的公司，迈威尔科技在很多人眼中或许不如英伟达、AMD等芯片巨头那样耀眼。然而，在数据中心互联领域，迈威尔科技却是不容忽视的“隐形冠军”。
此次迈威尔科技推出的新型AI加速器XPU，其核心在于集成了CPO共封装光学技术。这种架构最大的特点，在于将XPU计算硅片、HBM（高带宽存储）和其他Chiplet（芯粒）与Marvell的3D硅光子引擎集成在同一基板上。
这种高度集成的设计有以下几个关键优势：
高速互连： 通过高速SerDes、裸片到裸片接口和先进封装技术实现互连，避免了电信号从XPU封装传出到铜缆或PCB板的过程，从而减少了信号损耗。扩展性： 可以将AI服务器的规模从单机架内的数十个XPU扩展到多个机架中的数百个XPU。长距离传输： CPO技术使得XPU之间的连接可以实现长达电缆传输距离的100倍，并且具有更快的传输速率。优化延迟和功耗： 通过更短的信号路径和高带宽的硅光子引擎，降低了延迟和功耗。迈威尔科技的CPO技术并非横空出世。事实上，该公司在硅光子技术领域已经深耕多年。其3D硅光子引擎在2024年OFC（光纤通信会议）上首次亮相，支持200Gbps的电气和光学接口，性能优异。此外，Marvell的硅光子设备累计运行时长已超过100亿小时，足以证明其技术的成熟度和可靠性。
迈威尔科技在CPO领域的布局，不仅体现在技术层面，还体现在其完善的产品组合上。从用于定制XPU内部通信的高性能SerDes和裸片间技术IP，到用于数据中心互联的相干DSP和数据中心互联模块，迈威尔科技构建了一套完整的互联解决方案。这让其在CPO赛道上，具备了更强的竞争力。
CPO的兴起，不仅对迈威尔科技等芯片公司带来机遇，也牵动着整个产业链的神经。
CPO产业链可以大致分为：
上游： 硅光子芯片、光模块、封装材料、设备等。中游： CPO芯片的封装、测试、组装。下游： 数据中心、AI服务器、超大规模云计算服务商等。在这一产业链中，台积电、博通、迈威尔科技等上游芯片巨头掌握着关键技术，拥有较强的话语权。而云服务商如亚马逊、谷歌、微软等，则扮演着重要客户的角色。
CPO产业链的机遇：
市场空间巨大： 随着AI技术的普及和数据中心规模的不断扩大，CPO的市场需求将呈现爆发式增长。技术门槛高： CPO是一项复杂的技术，需要芯片设计、光电转换、封装等多个领域的协同创新，这在一定程度上构成了行业壁垒。推动产业升级： CPO的出现将加速数据中心向更高速、更低功耗、更低延迟的方向演进，推动整个数据基础设施产业的升级。CPO产业链的挑战：
成本较高： CPO技术的研发和生产成本较高，这在初期可能会限制其大规模应用。技术成熟度： 虽然CPO技术已经取得很大进展，但在可靠性和良品率方面仍存在提升空间。生态建设： CPO产业链涉及多个环节，需要上下游企业加强合作，构建一个成熟的生态系统。标准统一性： 目前CPO技术的标准化还处于发展阶段，不同的厂商可能有不同的技术方案，这给产业发展带来了一定不确定性。在二级市场，CPO概念无疑是当前最热门的赛道之一。
随着迈威尔科技等公司的入局，CPO的投资热度还将持续升温。
关注上游厂商： CPO产业链上游，如硅光子芯片、光模块厂商，掌握核心技术，具备更强的竞争力，值得重点关注。选择龙头企业： 在CPO领域，选择拥有技术积累和市场份额的龙头企业，可以降低投资风险。长期投资： CPO是一个长期投资赛道，需要投资者具备耐心和长远的眼光。迈威尔科技CPO的发布，不仅是其自身在技术上的突破，也反映出整个行业对于CPO技术的巨大期待。CPO技术并非一蹴而就，其发展需要时间，更需要整个产业链的共同努力。
从技术研发到产品落地，需要长期投入： CPO的研发需要大量的资金和人才投入，需要企业具备长期的战略眼光。从生态构建到商业化落地，需要各方协同： CPO的商业化落地，不仅需要技术突破，还需要产业链上下游的协同合作，形成一个健康的生态系统。从市场导入到规模应用，需要耐心等待： CPO的市场导入需要一个过程，需要客户逐步接受并采用这项新技术。可以预见的是，未来几年CPO技术的竞争将更加激烈。在这场算力革命的前奏中，谁能率先掌握CPO的核心技术，谁就能在未来的竞争中占据优势地位。
它不仅仅是一项技术创新，更是一场算力基础设施的革命。迈威尔科技的入局，无疑给CPO的未来增添了更多的想象空间。
来源：暴走的柚子君