英伟达CPO深度调研纪要

无聊小北

梦想的第四维

主要讨论共封装光学器件（CPO）的部署、技术特性、行业应用顾虑及未来发展等关键问题。

一、部署进展与合作情况

部署时间

CPO将于今年启动大规模部署，首批落地场景聚焦AI和超级计算领域。

首批合作伙伴

NVIDIA已确认三家首发机构，分别为CoreWeave、Lambda及德克萨斯高级计算中心（TACC）。

规模化推进

随着Spectrum-X系统正式出货，将催生更多采用CPO的AI与超级计算部署案例。

二、可靠性问题及解决方案

（一）可插拔光模块的核心痛点

可靠性问题主要源于人为操作与环境影响：安装前需清洁模块、更换时易干扰其他模块、暴露于灰尘及频繁插拔会降低系统韧性。

（二）CPO的可靠性优化方案

结构设计

光引擎集成于交换机封装内部，与交换ASIC一体化，采用液冷密封设计，避免数据中心内的人工接触。

测试流程

NVIDIA与合作伙伴建立全系统级制造与测试流程，确保部署前整机100%验证，而非仅测试单个组件。

最终效果

CPO的可靠性与韧性显著优于可插拔方案，相关顾虑已得到有效解决。

三、技术创新与供应链合作（以TSMC为例）

（一）封装工艺创新

与TSMC合作打造适配大规模量产的“可靠、可全测”封装流程，解决了早期CPO难以实现系统级验证和可靠性保障的痛点。

（二）核心组件设计突破

光引擎：摒弃传统大型MCM架构，采用基于微环调制技术的小型化设计，支持大端口数交换机与高密度AI网络；

辅助技术：优化交换机内部光纤对准与阵列设计，集成高功率激光源，既满足性能需求，又减少密集光网络所需的激光器数量。

（三）创新覆盖维度

涵盖封装、光引擎、光纤耦合、激光设计四大核心领域，TSMC的先进制程为技术落地提供关键支撑。

四、与可插拔光模块的核心差异（灵活性与适用场景）

（一）灵活性对比

可插拔模块

支持按端口灵活选择多模/单模光纤、DR/FR等不同传输距离规格，适配多样化场景。

CPO

需在交换机设计初期选定光学技术，灵活性体现为“选型适配”而非“逐端口更换”，但单一CPO型号可覆盖数据中心内部全距离及园区楼宇间互联，替代多种可插拔模块。

（二）补充优势

CPO在满足核心传输距离需求的同时，功耗较可插拔方案降低约5倍；仅针对跨数据中心的超长距离场景，需搭配外部收发器使用。

五、行业采纳顾虑与应对（聚焦超大规模云服务商）

（一）核心顾虑及NVIDIA回应

顾虑一：担心交换机更换频率增加（CPO光模块内置，无法单独更换故障模块）。

回应：可插拔模块故障多源于人为操作与环境暴露，CPO光引擎密封设计+系统级测试，可靠性优于不含光模块的传统交换机，无需频繁整机更换。

顾虑二：失去端口级灵活性（无法混合搭配短距/长距、多模/单模方案）。

回应：NVIDIACPO已覆盖数据中心全场景及园区互联距离，单一技术可替代多种收发器，同时兼具低功耗、高韧性优势。

（二）采纳预期

基于上述顾虑的有效缓解，超大规模云服务商对CPO的采纳将呈积极态势。

六、成本模式适配性分析

（一）两种模式的适用场景

可插拔模块“按需付费”

适配传统数据中心（交换机利用率低、初期仅启用部分端口）。

CPO“一体化采购”

适配AI超级计算机（网络拓扑优化、交换机满配设计、需全链路支撑大规模GPU集群）。

（二）CPO的成本优势（AI场景下）

资本支出（CapEx）

低于“交换机+全套可插拔模块”的组合采购成本。

运营支出（OpEx）

通过大幅节能降低长期使用成本。

附加价值

同步提升系统可靠性，延长“首次中断时间”。

七、下一代产品创新方向

（一）当前CPO核心定位

聚焦200G/通道（200GSerDes）、最大化节能、高可靠性，支撑AI工厂所需的大端口数交换机（Spectrum-X以太网、Quantum-XInfiniBand）。

（二）未来创新重点

硬件升级

更大端口数交换机、更高光连接密度与数据吞吐量。

技术优化

新型光纤-交换机连接方式、高密度全液冷机架（实现GPU与网络协同节能扩展）。

整体目标

持续提升交换机、机架及整个数据中心的代际密度。

八、液冷方案兼容性

（一）集成设计

NVIDIA将数据中心视为整体系统，DGX（计算单元）与网络设备（Spectrum-X、Quantum-X）采用统一机架与冷却模型。

（二）兼容性保障

计算服务器的机架级液冷方案可直接复用至交换机/网络基础设施，简化部署、安装与管理。

（三）灵活适配

Spectrum-X以太网支持定制化（与制造合作伙伴协作适配不同云服务商的机架/冷却设计），且兼容多种操作系统，适配多样化数据中心环境。