前沿科技双周谈系列5：AI集群规模扩大 推动CPO&OIO提速

　　随带宽需求增加，光模块功耗随速率增加而上升，AI 集群面临高功耗和成本限制。CPO 通过更优的封装集成技术有效改善功耗，同时克服速率传输瓶颈，为新一代高速发展的光通信技术。在CPO 基础上进一步提升光通信应用领域形成OIO 片间互联，利用光互连低功耗、高带宽、低延迟的优势，取代传统的electrical IO 方案。AI 高速率集群规模的扩大，驱动新型高速通信技术加速发展，围绕新型领域带来投资机会。
　　光模块功耗随速率增加而上升，AI 集群面临高功耗和成本限制。随着带宽需求增加，交换机及光模块在单位容量成本、带宽密度及能效方面保持同步发展。随速率提升，单个光模块的功耗上升，从而导致整机功耗大大增加。云计算运营商在为其基础设施提供更多电力等能源方面面临重大限制，若光学系统消耗更多的资源，将占用服务器和存储的预算。同时，AI 集群受到光连接的高功耗和成本的限制。如果不受功耗和成本的限制，光器件的应用规模可以扩展到更大。AI 模型训练的执行需要大规模的GPU 阵列，如果能够降低其功耗和成本，高带宽光连接将是最佳解决方案。
　　CPO 有望有效改善功耗，1.6T 模块功耗较传统热插拔模块大幅降低。CPO共封装通过以下方式降低功耗：1）交换芯片和光引擎距离缩短，降低系统功耗；2）硅光集成高密度封装，光模块内部电信号互联距离缩短，相交传统封装内部铜布线距离短，降低模块自身功耗；3）采用外部激光器，环境温度密度降低，PCE 效率提升，降低功耗。
　　速率提升损耗增大导致传输距离制约，CPO 克服速率传输瓶颈。电气通道较短，中间转换（过孔、连接器）过程越少，信号完整性问题越容易管理。
　　可插拔形式下，光模块光引擎距离交换芯片很远，PCB 走线过长铜传输电信号形成巨大损耗，随着频率的提高，电连接损耗增大，且在考虑信号完整性的前提下，传输距离则越来越短，形成传输瓶颈。CPO 极大地减少了信号在电光转换和传输过程中的距离，从而显著降低损耗、提高信号完整性、减少延迟，并且缩小了其体积。
　　CPO 的下一步OIO，实现片间光互联。相较于CPO 从封装角度定义光模块，OIO 是从连接方式上来表述的，该定义与电I/O 相对应。OIO 与CPO存在应用场景差异，OIO 光互连主要应用于计算，可以看成计算的一部分，对时延、功耗和相干性要求比较严格，需要控制距离。OIO 与CPO 两者本质差异为参数差异，参数差异源于背后历史因素，导致实现方式差异。CPO主要用于解决可插拔光模块的功耗问题，需要遵循可插拔光模块的系列标准，容量通过增加serdes 的速率达成。而OIO 需要关注的是switch 内部的数据的速率，可以直接同步switch 内部的并行数据的总线，通过光的不同波长来实现，在一定范围内的带宽的扩展降低能量代价，为其独特优势。
　　投资建议：CPO 与OIO 技术趋势及产业发展明确，相关产业链有望受益，建议关注：1）光连接整体解决方案：【中际旭创】、【新易盛】、【光迅科技】；2）光源厂商：【源杰科技】；3）核心光器件厂商：、【天孚通信】、【太辰光】；4）硅光设备厂商：【罗博特科】
　　风险提示：宏观经济超预期扰动、行业竞争加剧、技术研发不及预期等。
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