CPO / NPO / XPO 端到端系统组成

从发端 ASIC 到收端 ASIC 的 8 个子系统；实物图优先采用厂商/媒体公开高清图，缺少公开图的部分保留 ECOC 2026 现场照片，编号标注各子系统的物理位置（鼠标悬停看说明）。

端到端链路与三种形态的封装边界

①ASIC / SerDes②主机电通道③EIC：DRV / TIA（/DSP）④PIC：调制器 / PD⑤光源（ELS 外置 / ILS 内置）⑥光耦合（FAU / 微透镜）⑦光纤 / 连接器 / 前面板⑧散热与供电
TX 发端 →→ RX 收端 ⑤ 光源 ① ASIC SerDes ② 电通道 ③ DRV ④ 调制器 ⑥ 耦合 ⑦ 光纤 连接器 ⑥ 耦合 ④ PD ③ TIA ② 电通道 ① ASIC SerDes CPO电通道 <5 dB；激光走外置 ELS（前面板）；无 DSP 同一封装基板：ASIC + 光引擎（3D 堆叠 EIC/PIC） 前面板连接器 同一封装基板：ASIC + 光引擎（3D 堆叠 EIC/PIC） NPO电通道 7–12 dB；激光内置 ILS 或外置 ELS；线性或重定时 ASIC 封装 PCB + socket NPO 光引擎模块（socket 可换） 前面板光纤 ASIC 封装 PCB + socket NPO 光引擎模块（socket 可换） XPO电通道约 22 dB 级（需飞线铜缆 / PAM6）；前面板热插拔；液冷 ASIC 封装 PCB / CPC XPO 可插拔模块（DSP+CW 激光） MPO 光纤 ASIC 封装 PCB / CPC XPO 可插拔模块（DSP+CW 激光）

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

NVIDIA Spectrum-X（左）与 Quantum-X（右）Photonics CPO 封装
网络高清图NVIDIA Spectrum-X（左）与 Quantum-X（右）Photonics CPO 封装来源：NVIDIA 新闻稿官方产品图
  1. ①Spectrum-X 交换 ASIC
  2. ③④ASIC 四周的硅光引擎（EIC 叠在 PIC 上，TSMC COUPE）
  3. ③④硅光引擎（200G 微环调制器）
  4. ②封装基板：ASIC 与光引擎之间的电通道 <5 dB
  5. ①Quantum-X 交换 ASIC
  6. ③④⑥可拆卸光学子组件 OSA（3 个 1.6T 引擎 = 4.8T）
  7. ⑥⑦OSA 光纤出口
博通 TH6-Davisson 102.4T CPO 封装
网络高清图博通 TH6-Davisson 102.4T CPO 封装来源：ServeTheHome 转载博通官方图
  1. ①Tomahawk 6 交换 ASIC（102.4T）
  2. ③④Davisson 6.4T DR 光引擎 ×16（TSMC COUPE）
  3. ③④光引擎（每侧 4 个）
  4. ⑥⑦光引擎外端的光纤接口（推断）
  5. 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NVIDIA Quantum-X Photonics Q3450-LD 前面板（115.2T，4U，液冷）来源：Lambda 博客实拍
  1. ⑤18 个外置激光模块 ELS（前面板插拔，每个 8 颗 200 mW DFB）
  2. ⑦144 个 MPO 光口，取代 OSFP 笼子
  3. ⑤ELS 模块
  4. ⑦MPO 光口
Q3450-LD 后面板：48 V 母排供电
网络高清图Q3450-LD 后面板：48 V 母排供电来源：Lambda 博客实拍
  1. ⑧48 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）
现场照片NVIDIA CPO 系统爆炸图（Spectrum-X / Quantum-X Photonics）来源：ECOC 2026 现场照片：DAY1 Su3-A-05 NVIDIA p12
  1. ③Electronic IC（EIC：DRV/TIA）
  2. ④Photonic IC（PIC：微环调制器+Ge PD）
  3. ③④EIC与PIC 3D堆叠（TSMC COUPE/SoIC）
  4. ⑥COUPE 微透镜 + 表面耦合
  5. ⑦可拆卸光纤连接器
  6. ⑥⑦光学子组件（FAU/光纤）
  7. ⑤外置激光源模块 ELS（前面板插拔）
  8. ⑤激光源封装
  9. ①②CPO 光子交换封装：ASIC + 光引擎同基板，电通道约4 dB
  10. ②中介层/封装基板
  11. ⑦前面板：光纤连接器 + ELS 槽位

关键技术与进展

  • 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）

NPO 近封装光学

Arista 100T 交换机设计概念 + TeraHop 6.4T Diablo-1 Open CPX NPO（内置激光）
现场照片Arista 100T 交换机设计概念 + TeraHop 6.4T Diablo-1 Open CPX NPO（内置激光）来源：ECOC 2026 现场照片：DAY3 市场聚焦连拍 p60（TeraHop）
  1. ①交换 ASIC（冷板下方）
  2. ②主机 PCB 电通道：ASIC→NPO 约 12 dB
  3. ③④⑤Diablo-1 6.4T NPO 引擎 ×4（EIC+PIC+内置激光）
  4. ③④⑤NPO 引擎
  5. ⑥集成光纤尾纤（无可插光接口）
  6. ⑦SMF 光纤束 → 前面板（无保偏光纤）
  7. ⑦前面板光 I/O（无 ELSFP）
  8. ⑧NPO 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NewPhotonics NPC50506 6.4T DR32 内置激光 NPO 光引擎来源：Converge Digest 转载厂商图
  1. ⑥⑦光纤尾纤（光纤带直接引出）
  2. ⑥光纤阵列与 PIC 的耦合区（推断）
  3. ③④⑤硅光 PIC + EIC + 集成激光（视窗可见芯片）
  4. 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
现场照片TeraHop 6.4T Open CPX 光引擎特写：socket 可更换来源：ECOC 2026 现场照片：同上 p57
  1. ③④⑤硅光引擎 + 集成激光源（ILS）
  2. ②Open CPX Type-1 连接器（socket，6.4T）
  3. ⑥⑦光纤尾纤
  4. ①主机板（ASIC 侧）

关键技术与进展

  • 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】

XPO 超密度可插拔

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Arista XPO 12.8T 模块与 8 个 OSFP 对比（一个 XPO 替代 8 个 OSFP）来源：Arista XPO 白皮书图 1
  1. ⑦前端：拉环与光口（每块 paddle card 配 4×MPO-16）
  2. ③④⑤壳内：两块 32 通道 paddle card（八通道 DSP + PIC + TIA + CW 激光）
  3. ②卡边高速连接器 → 主机板（推断）
  4. 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）
现场照片Arista 12.8T XPO 模块架构（8×DR8，64×212G PAM4，液冷可插拔）来源：ECOC 2026 现场照片：We5-B3 Arista p3
  1. ③④Paddle card-1：4×八通道 DSP + PIC + TIA（32ch，6.4T）
  2. ⑤CW 激光（模块内置，DR8 硅光）
  3. ②卡边金手指 → 主机电通道（约 22 dB 级，需 CPC/PAM6）
  4. ⑥⑦光连接器：每卡 4×MPO-16
  5. ⑧中心冷板（两卡背靠背共享）
  6. ⑧液冷进出口
  7. ⑧48V 供电与通信卡
  8. ③④Paddle card-2（另 32ch）
  9. ⑦装配后模块：前面板插拔

关键技术与进展

  • 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）

三种形态逐子系统对比

子系统CPONPOXPO
② 主机电通道封装基板，<5 dBPCB + socket，7–12 dBPCB / 飞线铜缆，约 22 dB 级
③ EICCMOS 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/b3.5–5.5 pJ/b6–10 pJ/b

【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，图上原本没有标注。图片版权归各厂商或媒体，仅供内部研究使用。