从发端 ASIC 到收端 ASIC 拆成 8 个子系统,在 CPO、NPO、XPO 的实物图上按编号标出每个子系统的物理位置。实物图优先用厂商或媒体公开的高清图,缺少公开图的部分用 ECOC 2026 现场照片。
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子系统编号
| 编号 | 子系统 | 编号 | 子系统 |
|---|---|---|---|
| ① | ASIC / SerDes | ⑤ | 光源(ELS 外置 / ILS 内置) |
| ② | 主机电通道 | ⑥ | 光耦合(FAU / 微透镜) |
| ③ | EIC:DRV / TIA(/DSP) | ⑦ | 光纤 / 连接器 / 前面板 |
| ④ | PIC:调制器 / PD | ⑧ | 散热与供电 |
端到端链路与三种形态的封装边界
色块表示每种形态里哪些子系统被封装在一起、作为一个可更换单元;收端与发端镜像对称。
CPO 共封装光学
- 光引擎与交换 ASIC 共处一个封装基板;EIC 与 PIC 用 TSMC COUPE 3D 堆叠,微环调制器,200G/lane
- 电通道 <5 dB(NVIDIA 称约 4 dB)→ 不需要 DSP;约 4 pJ/b;激光器数量是可插拔的 1/4,激光可靠性提升 10×【自报】
- 激光外置:ELS 模块插在前面板,经保偏光纤送光;光纤用可拆卸连接器接到光子交换封装
- 整机实例 Quantum-X Photonics Q3450-LD:115.2T、4U、液冷、48 V 母排;18 个 ELS(每个 8×200 mW DFB)+ 144 个 MPO 口;Quantum-X 每个 OSA 由 3 个 1.6T 引擎组成(4.8T)
- 博通路线:TH6-Davisson 102.4T = ASIC + 16 个 6.4T Davisson DR 光引擎(COUPE),已出货,称功耗降低 >70%;第 4 代 2028;CPO >1M 器件小时 0 link flap【自报】
- 短板:不能热插拔、故障需系统级更换;32 个光引擎的总良率问题(单个 95% 时总良率约 19%,华为测算)

NVIDIA Spectrum-X(左)与 Quantum-X(右)Photonics CPO 封装(网络高清图;来源:NVIDIA 新闻稿官方产品图)
- ① Spectrum-X 交换 ASIC
- ③④ ASIC 四周的硅光引擎(EIC 叠在 PIC 上,TSMC COUPE)
- ③④ 硅光引擎(200G 微环调制器)
- ② 封装基板:ASIC 与光引擎之间的电通道 <5 dB
- ① Quantum-X 交换 ASIC
- ③④⑥ 可拆卸光学子组件 OSA(3 个 1.6T 引擎 = 4.8T)
- ⑥⑦ OSA 光纤出口

博通 TH6-Davisson 102.4T CPO 封装(网络高清图;来源:ServeTheHome 转载博通官方图)
- ① Tomahawk 6 交换 ASIC(102.4T)
- ③④ Davisson 6.4T DR 光引擎 ×16(TSMC COUPE)
- ③④ 光引擎(每侧 4 个)
- ⑥⑦ 光引擎外端的光纤接口(推断)
- ② 封装盖板 / 基板

NVIDIA Quantum-X Photonics Q3450-LD 前面板(115.2T,4U,液冷)(网络高清图;来源:Lambda 博客实拍)
- ⑤ 18 个外置激光模块 ELS(前面板插拔,每个 8 颗 200 mW DFB)
- ⑦ 144 个 MPO 光口,取代 OSFP 笼子
- ⑤ ELS 模块
- ⑦ MPO 光口

Q3450-LD 后面板:48 V 母排供电(网络高清图;来源:Lambda 博客实拍)
- ⑧ 48 V 直流母排供电接口(后面板另有 UDQ4 液冷快接头)

NVIDIA CPO 系统爆炸图(Spectrum-X / Quantum-X Photonics)(ECOC 2026 现场照片;来源:DAY1 Su3-A-05 NVIDIA p12)
- ③ Electronic IC(EIC:DRV/TIA)
- ④ Photonic IC(PIC:微环调制器+Ge PD)
- ③④ EIC与PIC 3D堆叠(TSMC COUPE/SoIC)
- ⑥ COUPE 微透镜 + 表面耦合
- ⑦ 可拆卸光纤连接器
- ⑥⑦ 光学子组件(FAU/光纤)
- ⑤ 外置激光源模块 ELS(前面板插拔)
- ⑤ 激光源封装
- ①② CPO 光子交换封装:ASIC + 光引擎同基板,电通道约4 dB
- ② 中介层/封装基板
- ⑦ 前面板:光纤连接器 + ELS 槽位
NPO 近封装光学
- 光引擎放在主机板上靠近 ASIC,通过 Open CPX Type-1 socket(6.4T,32×200G)连接,可单独更换
- TeraHop Diablo-1:6.4T,内置激光(ILS),实测 33.2 W,<5.5 pJ/b;ASIC 到 NPO 约 12 dB【自报】
- 集成光纤尾纤,单模光纤束直接到前面板:不需要 ELSFP,也不需要额外保偏光纤;配专用液冷冷板
- Open CPX 1.0(2026-09-16):Type-1 6.4T、Type-2 7.2T,最高 212.5G/lane,ILS 与 ELS 都可;2027 年 ramp
- 同类:NewPhotonics NPC50506 6.4T DR32 内置激光 NPO;Coherent 6.4T SiPh NPO 3.5 pJ/b;华为 Hi-ONE 7.2T(36×224G)称已量产【自报】

Arista 100T 交换机设计概念 + TeraHop 6.4T Diablo-1 Open CPX NPO(内置激光)(ECOC 2026 现场照片;来源:DAY3 市场聚焦连拍 p60(TeraHop))
- ① 交换 ASIC(冷板下方)
- ② 主机 PCB 电通道:ASIC→NPO 约 12 dB
- ③④⑤ Diablo-1 6.4T NPO 引擎 ×4(EIC+PIC+内置激光)
- ③④⑤ NPO 引擎
- ⑥ 集成光纤尾纤(无可插光接口)
- ⑦ SMF 光纤束 → 前面板(无保偏光纤)
- ⑦ 前面板光 I/O(无 ELSFP)
- ⑧ NPO 专用液冷冷板管路(推断)

NewPhotonics NPC50506 6.4T DR32 内置激光 NPO 光引擎(网络高清图;来源:Converge Digest 转载厂商图)
- ⑥⑦ 光纤尾纤(光纤带直接引出)
- ⑥ 光纤阵列与 PIC 的耦合区(推断)
- ③④⑤ 硅光 PIC + EIC + 集成激光(视窗可见芯片)
- ② 底部电接口,接主机板(推断)

TeraHop 6.4T Open CPX 光引擎特写:socket 可更换(ECOC 2026 现场照片;来源:同上 p57)
- ③④⑤ 硅光引擎 + 集成激光源(ILS)
- ② Open CPX Type-1 连接器(socket,6.4T)
- ⑥⑦ 光纤尾纤
- ① 主机板(ASIC 侧)
XPO 超密度可插拔
- 一个 XPO 可替换 8 个 OSFP:两块相同的 32 通道 paddle card 背靠背装在中心冷板两侧,每块 6.4T
- 每块卡集成 4 颗八通道 DSP + PIC + TIA,并配 4×MPO-16;48 V 直接供电;TX 与 RX 分放两侧以降低串扰
- 实测 64×212G PAM4:TX 平均光功率 2.75 dBm、ER 4.33 dB、TDECQ 2.39 dB;RX 灵敏度 −7~−7.5 dBm OMA @2.4e-4
- 液冷:DSP 约 50–74 °C、CW 激光约 36–57 °C;模块约 130 W(约 10 pJ/b,LRO),LPO 版约 6 pJ/b
- XPO MSA 1.0(2026-07-31),150 家成员,2027Q1 量产;448G 卡边连接器仿真在约 90 GHz 处插损 <1 dB(PAM6)

Arista XPO 12.8T 模块与 8 个 OSFP 对比(一个 XPO 替代 8 个 OSFP)(网络高清图;来源:Arista XPO 白皮书图 1)
- ⑦ 前端:拉环与光口(每块 paddle card 配 4×MPO-16)
- ③④⑤ 壳内:两块 32 通道 paddle card(八通道 DSP + PIC + TIA + CW 激光)
- ② 卡边高速连接器 → 主机板(推断)
- ⑧ 液冷进出管(推断)

Arista 12.8T XPO 模块架构(8×DR8,64×212G PAM4,液冷可插拔)(ECOC 2026 现场照片;来源:We5-B3 Arista p3)
- ③④ Paddle card-1:4×八通道 DSP + PIC + TIA(32ch,6.4T)
- ⑤ CW 激光(模块内置,DR8 硅光)
- ② 卡边金手指 → 主机电通道(约 22 dB 级,需 CPC/PAM6)
- ⑥⑦ 光连接器:每卡 4×MPO-16
- ⑧ 中心冷板(两卡背靠背共享)
- ⑧ 液冷进出口
- ⑧ 48V 供电与通信卡
- ③④ Paddle card-2(另 32ch)
- ⑦ 装配后模块:前面板插拔
三种形态逐子系统对比
| 子系统 | CPO | NPO | XPO |
|---|---|---|---|
| ② 主机电通道 | 封装基板,<5 dB | PCB + socket,7–12 dB | PCB / 飞线铜缆,约 22 dB 级 |
| ③ EIC | CMOS EIC 3D 堆叠,线性,无 DSP | 线性(LPO)或重定时(LRO) | 八通道 DSP + TIA(LRO),或线性版 |
| ④ PIC | 硅微环 + Ge PD | 硅光 MZM / VCSEL 阵列 | DR8 硅光,或 EML / TFLN |
| ⑤ 光源 | 外置 ELS(前面板) | 内置 ILS 或外置 ELS | 模块内置 CW 激光 |
| ⑥ 光耦合 | COUPE 微透镜,表面耦合 | 集成光纤尾纤 | 模块内部耦合 |
| ⑦ 光纤 / 连接器 | 可拆卸光纤连接器 + 保偏光纤 | 单模光纤束到前面板 | MPO-16 ×8(前面板) |
| ⑧ 散热与供电 | 交换机整机散热 | NPO 专用液冷冷板 | 中心冷板液冷,48 V |
| 可更换单元 | 整个交换封装 | 单个 NPO 引擎(socket) | 前面板热插拔模块 |
| 能效【自报】 | 约 3–4 pJ/b | 3.5–5.5 pJ/b | 6–10 pJ/b |
口径
【自报】为厂商幻灯片数字,核算边界不同,不能直接横比。标“推断”的位置是根据讲稿或报道文字推断,原图上没有标注。图片版权归各厂商或媒体。
相关笔记
- 方向4 Scale Up 综合洞察:CPO/NPO/XPO 的形态时间线、能效、可靠性与标准
- 光通信专业地图(五层光互连)
来源
- ECOC 2026 现场讲稿:DAY1 Su3-A-05 NVIDIA;DAY3 市场聚焦连拍 p57、p60(TeraHop);We5-B3 Arista
- Lambda:Unbox NVIDIA CPO switch
- NVIDIA 新闻稿:Spectrum-X Photonics
- ServeTheHome:Broadcom TH6-Davisson
- Converge Digest:NewPhotonics 6.4T NPO
- Converge Digest:Open CPX at Hot Interconnects
- Arista XPO 白皮书
- NADDOD:NVIDIA Silicon Photonics CPO