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CPO开启数字经济又一扇产业大门

作者:数科邦 发布时间:2023-03-28 523 0 0

  进入数字经济时代,“算力网络”成为影响多个产业发展的核心基建。然而,算力网络的增长同样是一把双刃剑,它在带来一系列正向推动力的同时,也会造成能耗、成本大幅度增长的问题,这与当下节能环保的理念背道而驰。基于此,能够平衡算力水平与能耗水平的新型光电子集成技术CPO,正在成为全球各大科技巨头关注的焦点。在通信等多个领域,CPO在保证系统性能与功效方面的优势越发突出,也吸引越来越多的企业和资本进入赛道。今年3月中旬以来,A股CPO概念和数字经济等板块涨势惊人,这个潮流技术发展方向也催生出一个庞大的产业链市场。

  算力网络离不开CPO支撑助力

  从产业概念来看,CPO(co-packagd optics)即共封装光学,这是一种新型光电子集成技术,它将激光器、调制器、光接收器等光学器件封装在芯片级别上,直接和芯片内的电路相集成,进而借助光互连技术提高通信系统的性能和功率效率。之所以采用共封装技术,就是为了进一步缩短交换芯片和光引擎间的距离,从目前的技术水平来看,前沿CPO技术可以将交换芯片和光引擎间的距离控制在厘米范围之间。在这样的基础上,高速电信号既能保持高质量传输,系统误码率也可以被降到极致。

  而相较于传统的可插拨光模块和NPO(近封装光学)技术来说,CPO之所以被称之为算力网络黄金发展时代的潮流技术,就是因为它在降低功效方面实力超群。按照LightCounting报告显示,在保持高算力需求的前提下,CPO可以让可插拔光模块架构功耗降低50%。凭借着功耗低、带宽大的优势,CPO在数据中心、AI计算等场景有广阔的应用空间。

  特别是自2021年以来,随着全球数据中心建设和应用规模不断扩大,带宽容量需求持续上涨,进而带来整个数字经济产业的升级。从技术发展趋势来看,未来超大型和云数据中心预计都将以100G服务器端口为主,结合2芯或8芯并行光收发器,可以保持40G、100G、200G和400G通道速率,这就进一步扩大了CPO的应用范围。

  从CPO产业的发展进程来看,目前全球尚且处于初步探索阶段。其中,微软、Meta、谷歌等云计算巨头,以及思科、IBM、英特尔、英伟达、AMD、台积电等网络设备龙头及芯片龙头,都在CPO技术研发领域有所布局。和欧美发达国家相比,我国CPO产业的发展伴随着光模块产业的高速发展也在不断提速。按照Lightcounting统计数据显示,2010-2020年十年间,国内光模块厂商全球份额已经从16.8%提升到43.9%,近五年的平均年增速高达3.2%。预计今年市占率将达到56.8%。受到光模块产业发展的带动,目前CPO板块投入布局也在持续扩大。整体来看,由于CPO在光电芯片设计、连接器、封装和散热等核心领域尚存在很多技术难点,目前主导研发和应用的大部分公司及科研院所依然在不断攻关,期待早日进入大规模商业化应用阶段。

  CPO有望迎来大规模商用时代

  从数字经济时代的主流技术发展趋势来看,作为将设备电信号转换为光信号的光模块,其技术更迭周期一般只有3-5年,目前全球市场上最先进的产品已迭代到800G速率,100G和400G速率的产品也成为主流产品。其中,800G产品在大数据中心、人工智能、超算领域的应用最为广泛。今年以来,ChatGPT的持续火热,也让更多的企业和资本看到了市场对算力的庞大需求,因此800G也将成为增量市场最大的订单来源。

  而随着众多技术不断被突破,传统可插拔光模块的集成度、功耗等问题越来越突出,这也让以CPO技术为核心的解决方案受到越来越多领域的关注。按照Lightcounting的预测,全球CPO端口销售量今年将达到5万,预计到2027年,这个数字将陡增到450万,四年内将提升90倍。届时,CPO端口将占800G和1.6T端口总数的近30%。

  尤其是在热度持续升温的光模块领域,包括硅光、光引擎、光器件、光芯片等众多环节都与CPO技术路径密切相关。在节能降耗方面,发展CPO产业更是和国家的宏观战略规划密切相关。数据显示,2021年我国数据中心总用电量为2166亿千瓦时,占全国总用电量的2.6%,这个体量相当于2个三峡水电站的年发电量或1.8个北京地区的总用电量。在“双碳”战略背景下,CPO将让数据中心的节能降耗实现质的飞跃。

  从CPO的商用化前景来看,行业权威市场报告显示,2023年仅仅是超大型数据中心的CPO设备收入,就将占CPO市场总收入的80%。特别是受到ChatGPT带来的人工智能、机器学习热潮,以及热度不减的VR和AR,CPO需求正在被逐步激发。预计到2027年,CPO整体市场收入将达到54亿美元。搭载CPO技术的光模块需求也将在2028年前呈现指数级增长,相关具备该技术的头部企业产品出货量将有超预期增长。

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标签: CPO 数字经济

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