英伟达展示下一代CPO方案，光引擎移入硅中介层
英伟达近日展示下一代共封装光学（CPO）光电集成方案，计划把光引擎进一步向计算芯片靠近。该技术名为 Optics-on-Interposer（OOI，中介层集成光学），目前仍处于研究阶段，英伟达未公布具体商业化时间表。与此同时，其现有 CPO 产品正进入规模化扩产周期。
在上个月于旧金山举办的 SEMICON West 2026 大会上，英伟达研究员 Nikola Nedovic 介绍了这项新技术。与现有 CPO 方案相比，OOI 把负责光电转换的光引擎从封装基板移到计算芯片所在的硅中介层上，以缩短高速电信号传输距离，降低功耗并提高互连带宽密度。英伟达同期还展示了一项密集波分复用（DWDM）研究，利用 8 个不同波长在同一根光纤中传输数据，实现 256Gb/s 的总带宽。两项研究分别指向缩短芯片与光引擎之间的电连接，以及提升单根光纤的传输容量。
现有 CPO 技术才刚刚进入规模化扩产阶段。10 月 21 日，英伟达与封测厂矽品公布扩产计划，预计到 2027 年年中将 CPO 光引擎产能提高至当前的 15 倍，并争取在 2028 年底前再翻一番。今年 6 月，英伟达宣布面向 Vera Rubin 平台的 Spectrum-X Ethernet Photonics 交换机进入全面量产，其 SN6800 系统提供 512 个 800Gb/s 端口，总交换带宽达到 409.6Tb/s。按照英伟达公布的数据，与传统可插拔方案相比，CPO 可将每个 1.6Tb/s 端口的相关功耗降至约五分之一。
推动光引擎继续向内移动的，是 AI 集群不断增长的通信需求。过去数据中心交换机主要依靠面板上的可插拔光模块，电信号经电路板走线和连接器到达光模块后转换为光信号。但当单通道速率提高到 200Gb/s，电信号在电路板和连接器上的损耗明显增加，需要更复杂的均衡和驱动电路补偿，功耗随之上升。在现有 CPO 架构中，光引擎通常位于有机封装基板上，信号仍须经过硅中介层和有机基板才能抵达光引擎，这段路径仍有优化空间。OOI 让光引擎与核心芯片共用硅中介层，通过更细、更密集的布线直接连接，绕过高速信号路径中的有机基板；有机基板并未消失，仍可用于供电和结构支撑。这一设计与 GPU 连接 HBM 的方式逻辑相似。
目前 CPO 主要用于交换机网络，更长远的方向是 GPU 之间的 Scale-up 互连。今年 3 月，英伟达在 Feynman 路线图中规划了铜互连与 CPO 两种 NVLink 方案。至于 OOI 是否用于其中某一代产品，尚无公开安排。缩短电信号路径之外，英伟达还在探索如何利用有限功耗和封装空间传输更多数据。2023 年，其研究人员在 Journal of Lightwave Technology 发表 Beyond CPO 一文，提出利用硅中介层构建“更宽、更慢”的并行接口。今年 OFC 会议上，英伟达研究团队已公布基于 3D 堆叠电子芯片和硅光芯片的 256Gb/s 光 I/O 研究，由 8 条 32Gb/s 数据通道组成。
光引擎越靠近计算芯片，工程难度越高。散热是首要问题：交换 ASIC 和 GPU 均为高功耗器件，部分硅光调制器等光学元件却对温度变化敏感，共用中介层后必须控制热量对光学器件稳定性的影响。良率与维护同样棘手，共封装方案把光引擎与昂贵的核心芯片紧密集成，局部失效可能抬高整套封装的维修成本。英伟达在现有 CPO 产品中已有准备，例如 Spectrum-X 光引擎能够承受回流焊工艺，便于组装前测试；光纤采用可拆卸连接器，激光光源置于封装外部。测试效率是另一个易被忽视的瓶颈。调研机构 TrendForce 今年 10 月的研究指出，部分光学耦合与对准工序已缩短至数秒以内，但完整测试一颗光子集成电路（PIC）仍可能耗时超过 100 秒。TrendForce 预计，2027 年前后将成为 CPO 测试平台加快整合的重要阶段。
制造难题也在改变产业分工。过去可插拔光模块通常由模块厂商独立组装测试，再交给整机厂；到了 CPO 阶段，光引擎需要与交换芯片、硅光制造和先进封装协同开发。英伟达现有供应链已体现这一变化：台积电提供硅光制造与 COUPE 技术，矽品参与封装测试，Lumentum、Coherent 等提供外置激光光源，鸿海参与系统集成。TrendForce 此前指出，光引擎良率、硅光产能和先进封装资源是 CPO 扩产的重要制约因素。国内产业链方面，天孚通信今年 10 月披露，面向 CPO 场景的光纤阵列单元（FAU）、外置激光光源（ELS）等产品已实现稳定量产交付；中际旭创在半年报中披露，其 1.6T 硅光模块已进入规模放量阶段，并持续推进 NPO、XPO 与 CPO 技术研发；新易盛布局了 6.4T NPO、12.8T XPO 等产品形态，并储备 CPO 相关技术。罗博特科旗下的 ficonTEC 已获得 CPO 晶圆与晶粒级测试设备量产订单，部分设备完成交付并确认收入。海外厂商中，博通正推进 Bailly CPO 交换机量产，Marvell 近期传出拟收购 Lumentum 的消息。英伟达尚未公布 OOI 的实际节能幅度、带宽密度和量产时间，更紧密的集成能否带来成本优势，仍取决于节省的功耗是否足以覆盖额外的封装、测试和维护成本。
常见问题
英伟达这次展示的OOI技术是什么？
OOI全称Optics-on-Interposer，即“中介层集成光学”，是英伟达在旧金山举办的SEMICON West 2026大会上由研究员Nikola Nedovic介绍的新方案。它把负责光电转换的光引擎从封装基板移到计算芯片所在的硅中介层上，进一步缩短高速电信号的传输距离，以降低功耗、提高互连带宽密度。
同期英伟达还展示了一项密集波分复用（DWDM）研究，利用8个不同波长在同一根光纤中传输数据，实现256Gb/s的总带宽。两项研究分别着眼于缩短芯片与光引擎之间的电连接，以及提升单根光纤的传输容量。目前OOI仍处于研究阶段，英伟达尚未公布具体的商业化时间表。
光引擎已经进了封装，为什么还要再靠近芯片？
核心原因是AI集群通信需求不断增长，而高速电互连在带宽、功耗等方面逐渐显现出物理限制。过去数据中心交换机主要依靠面板上的可插拔光模块，当单通道速率提高到200Gb/s，电信号经过电路板和连接器时的损耗明显增加，需要更复杂的均衡和驱动电路补偿，功耗也随之上升。
CPO把光引擎搬到交换芯片附近，但在现有架构中，光引擎通常位于有机封装基板上，信号仍须经过硅中介层和有机基板才能到达光引擎。OOI让光引擎与核心芯片共用硅中介层，通过更细、更密集的布线绕过高速信号路径中的有机基板，逻辑上与GPU连接HBM的方式相似。
光引擎越靠近计算芯片，量产难在哪里？
难点集中在散热、良率与维护、测试效率三方面。交换ASIC和GPU都是高功耗器件，部分硅光调制器等光学元件却对温度变化敏感，共用中介层后必须控制计算芯片产生的热量对光学器件稳定性的影响；共封装又把光引擎与昂贵的核心芯片紧密集成，局部失效可能增加整套封装的维修成本。
测试环节同样受限。TrendForce今年10月的研究指出，部分光学耦合与对准工序已缩短至数秒以内，但完整测试一颗光子集成电路（PIC）仍可能耗时超过100秒，除电子性能外还要检查不同波长下的光功率、损耗及温度表现。TrendForce预计，2027年前后将成为CPO测试平台加快整合的重要阶段。