| NPO曾被认为是CPO时代来临前的过渡性技术

大模型的快速发展对智算集群的互联性能提出了更高要求，更大规模、更高带宽密度和极低时延成为主要需求。在规模方面，当前Scale-Up单层规模以32卡或64卡为主，需要进一步提升至256卡甚至千卡，高速传输的距离从板级、柜内扩展到柜间；在带宽密度方面，当前国内单通道带宽以200Gbps为主，需要进一步向800Gbps甚至1.6Tbps迈进，带宽密度要求提升至百Gbps/mm²到TGbps/mm²；在时延方面，当前卡间数据传输时延为微秒级，需要进一步缩短至百纳秒甚至十纳秒级。在此背景下，可插拔光模块的互连延迟和带宽瓶颈已无法满足需求，芯片级光互联技术落地应用有望加速。

▲来源：面向大规模智算集群场景光互连技术白皮书（2025年）

NPO是芯片级光互联技术的关键方案之一，并且被认为是CPO时代来临前的过渡性技术。根据应用场景、光引擎与xPU芯片的距离及封装集成度，可将光互联技术分为近封装光学（NPO，Near Packaged Optics）、共封装光学（CPO，Co-packaged Optics）及光学IO（OIO，Optical Input/Output）三类。其中，NPO被认为是过渡技术，该技术可将OE与封好的芯片通过高速基板封装，将电信号传输距离缩短至厘米级；CPO被认为是主流技术，该技术可将OE与未封好的电芯片实现芯片基板封装，将电信号的传输距离缩短至毫米级；OIO被认为是终极技术，该技术可将OE与计算芯片实现芯粒级封装，彻底摒弃传统的电IO。

▲来源：日月光

| CPO是中长期互联趋势，但多因素叠加致使其发展进度可能慢于预期

CPO在光模块成本及网络总功耗降低层面具有显著优势。网络成本是集群总成本中仅次于AI服务器的第二大成本，根据SemiAnalysis测算，在采用三层InfiniBand网络的GB300 NVL72集群中网络成本占比为15%，四层网络中网络成本占比为18%。而光模块是网络成本的重要组成部分，在使用英伟达LinkX收发器的三层网络中，光模块占网络成本的60%，占网络总功耗的45%。通常情况下，AI集群中GPU数量越多意味着网络需要升级到更高层次，这也意味着更高的成本和更大的功耗。而CPO不仅可以在保持网络层数不变的情况下降低功耗和成本，还能通过增加在给定层数的网络中可连接的GPU数量来降低总的功耗和成本需求。但总拥有成本（TCO）提高、制造难度大、散热要求高、可维护性差等因素叠加仍导致CPO发展进度可能慢于预期。

▲来源：SemiAnalysis

总拥有成本（TCO）方面，在考虑交换机供应商利润率的情况下，从光模块转向CPO的成本节省可能并不显著。根据SemiAnalysis测算，在三层网络中从光模块转向CPO时，CPO组件的额外利润率使交换机成本增加81%，这抵消了86%的光模块采购成本节省，尽管CPO的网络总成本仍比DSP光模块低21%，但服务器机架在集群TCO中占主导地位，因此集群总成本仅降低3%。

▲来源：SemiAnalysis

制造方面，CPO封装技术集成了光芯片、光引擎与交换机ASIC，这要求极高的工艺精度和制造能力。TSV（硅通孔）、TGV（三维玻璃通孔）等先进封装技术的应用，使得封装过程变得异常复杂。随着数据传输速率的不断提升，信号完整性问题愈发凸显，如何在封装内确保高速信号的稳定传输也是CPO技术面临的重要挑战。

▲来源：Scaling Co-Packaged Optical Interconnects Using Hybrid 2.5D/3D Integration

散热方面，CPO技术将高功率ASIC和光引擎封装在同一空间内，导致系统中心的热密度显著增加。PIC中的一些光学器件对温度很敏感，尤其是功耗较大的片上近距离集成激光器等有源器件，会因温度变化产生显著的性能漂移。基于Arrhenius模型的测算显示：当温度由40℃升至100℃时，激光器FIT值将飙升至5000，即激光器的寿命急剧缩短。因而散热设计也成为CPO技术突破的另一项重要挑战。

▲来源：2025 OCP APAC Summit

维护方面，CPO带来了故障影响范围大、维修成本高、操作门槛高、备件兼容难等连锁问题。CPO将光引擎（含硅光芯片、激光器、调制器、探测器等）与ASIC芯片共封装，任一光电组件故障均需更换整个封装模组、线卡甚至主板。同时，由于CPO高度集成化的架构设计，现场维修难以实施，运维需依赖原厂技术支持，增加了维护周期和成本。

| NPO可兼顾多方诉求，有望成为当前阶段的主导技术

对于数据中心运营商而言，NPO技术可实现故障率减小、可维护性提升、运维成本下降。NPO将光引擎做成独立可热插拔模块，通过Socket插槽同板部署，兼具传统光模块灵活插拔和CPO缩短电信号传输距离的优势。NPO的光引擎与ASIC芯片物理分离、独立热设计，避免了CPO模式下芯片高温直接冲击光器件带来的热耦合问题，降低了光引擎故障率。即便故障发生，现场人员也可及时更换目标光引擎，而无需将整个封装模组、线卡甚至主板返回原厂维修，极大地提升了运维效率、降低了运维成本。

▲来源：腾讯

对于交换机供应链的厂商而言，NPO技术可兼容现有生态、缩短研发周期、提高量产良率、降低供应链风险。NPO可复用现有可插拔光模块的供应链、封装工艺和测试标准，可兼容现有交换机架构设计，大幅缩短研发周期，显著降低产业化难度。同时光电组件独立制造、测试后再与ASIC芯片近封装，可避免单一组件缺陷影响封装模组整体性能，从而实现量产良率稳步提升。除此以外，NPO实现光引擎与芯片解耦，支持多厂商光引擎兼容，降低对单一芯片厂商的依赖，可打造更为开放的产业生态、降低供应链风险。

▲来源：锐捷网络

作为过渡技术的NPO具备平衡性能、成本、可维护性的优势，其生命周期有望延长并在当前阶段占据主导地位。核心源于：一方面，当前CPO仍面临良率、成本、运维、生态等多方面的挑战，尚未达到可大规模部署的状态，从而给NPO留下了更长的窗口期；另一方面，AI算力场景需求分化为NPO应用创造了机会，表现为超大规模智算中心追求CPO极致性能与能效的同时，边缘计算、中型AI集群等更偏好NPO的维护便捷、成本可控；除此以外，依托可插拔光模块成熟的供应链和生态，NPO产品大规模应用有望加速落地。