本文内容
直接结论
可插拔光模块、LPO、NPO与CPO经常被放在同一张“演进路线图”里，但它们并不完全属于同一个比较维度。
信号处理边界：
Retimed Pluggable → LPO / LRO
光引擎物理位置：
Front-panel Pluggable → NPO → CPO- 传统Retimed Pluggable：DSP或Retimer、Driver、TIA、光引擎和光纤接口都位于前面板模块内。
- LPO：仍是前面板可插拔模块，但采用线性电接口，通常不再使用完整模块Retimer。
- NPO：光引擎离开前面板模块，安装在靠近ASIC的主板位置，但仍保持板级独立。
- CPO：光引擎与交换ASIC或计算芯片位于同一封装或封装基板上。
| 比较项 | Retimed Pluggable | LPO | NPO | CPO |
|---|---|---|---|---|
| 光学位置 | 前面板 | 前面板 | ASIC附近主板 | 与ASIC共同封装 |
| 完整模块Retimer | 通常有 | 通常没有 | 取决于方案 | 通常采用短距线性接口 |
| 电气路径 | 最长 | 较长 | 短 | 最短 |
| 可插拔与维护 | 高 | 高 | 中等，取决于板级设计 | 系统级维护 |
| 热管理边界 | 单模块 | 模块与主机协同 | ASIC与板级光引擎协同 | ASIC、光引擎、封装与冷板共同设计 |
| 典型精密结构件 | 壳体、上盖、散热器、拉环 | 壳体、重新布局的热结构 | 光引擎安装座、光纤支撑、微型散热件 | 冷板、光引擎载体、液冷接口、外部激光器壳体 |
| 供应链成熟度 | 最高 | 导入和扩展中 | 持续评估与导入 | 已进入具体产品，但系统差异大 |
OIF当前工作将224G线性电接口同时面向LPO、NPO和CPO；OIF的Compute Optics Interface白皮书把LPO定义为线性的前面板可插拔模块，并把NPO描述为靠近ASIC但未与ASIC共同封装的光学方案。Broadcom则把CPO定义为光学与硅在同一封装基板上的异构集成。
资料边界： 本文依据截至2026年8月的OIF、Broadcom、NVIDIA及公开技术资料整理。不同厂商对LPO、LRO、NPO、CPO的具体实现可能不同；公开展示或发布不代表所有系统已经大规模部署。本文不暗示仲德与文中企业存在供应关系。
1. 为什么AI网络开始重新考虑光学的位置？
在传统交换机中，交换ASIC位于主板中央，光模块位于前面板。ASIC高速SerDes信号需要经过：
交换ASIC
→ 主板走线
→ 过孔和连接器
→ 前面板笼子
→ 光模块电接口随着单lane速率从100G提升到200G及更高，电气通道的插损、串扰、均衡和功耗压力同步上升。为保证信号质量，传统光模块往往需要DSP或Retimer重新整形信号。
缩短电气路径的基本思路是：
- 减少或重新定义模块中的信号处理；
- 把光引擎从前面板移到靠近ASIC的位置；
- 最终把光引擎放进与ASIC相同的封装边界。
但光学越靠近ASIC，就越接近系统中功耗最高、温度最高和维护最困难的位置。因此，电气路径缩短不会免费获得，代价会转移到热管理、封装、光纤、良率和系统维修。
2. 传统Retimed Pluggable为什么仍然重要？
典型结构是：
交换ASIC
→ 较长PCB电气通道
→ 前面板连接器
→ 模块DSP / Retimer
→ Driver / TIA
→ 光引擎
→ 光纤2.1 主要优势
- 模块能够现场插拔和替换；
- OSFP、QSFP-DD等形态已形成成熟生态；
- 模块厂商可以在清晰边界内完成光电设计和测试；
- 故障模块不需要连同交换ASIC一起维修；
- 多供应商互操作和库存管理更成熟；
- 系统厂商不必承担全部光学封装良率。
2.2 对精密结构件的需求
传统可插拔模块需要：
- 上下壳体和精密底座；
- 散热上盖和热扩散件；
- 外部或模块自带散热器；
- 拉环、锁止和插拔结构；
- 前面板和光口接口；
- 接地与EMI接触区；
- 装配、插拔和热测试治具。
这仍然是仲德现有光模块精密结构件能力最直接的切入点。
3. LPO改变了什么？
LPO是Linear Pluggable Optics，即线性可插拔光模块。它仍然位于前面板，外形可能继续采用OSFP或其他可插拔形式，但信号链与传统Retimed Pluggable不同。
交换ASIC SerDes
→ 线性PCB电气通道
→ Driver / TIA
→ 光学器件
→ 光纤OIF把LPO定义为线性前面板可插拔模块，重点是电信号与光信号之间保持更直接的映射，而不是使用完整模块Retimer。
3.1 LPO不只是“删除DSP”
减少模块DSP可能降低：
- 模块内部功耗；
- DSP热点；
- 时延；
- 部分器件成本。
但系统需要共同承担更多责任：
- 主机SerDes性能；
- PCB材料、长度、过孔和连接器损耗；
- Driver和TIA线性度；
- 光学器件带宽和噪声；
- 通道到通道的一致性；
- 整机测试、校准和互操作。
因此，LPO不是把一个芯片从BOM中删掉就完成。它把模块内部的部分复杂度转移到整个主机链路。
3.2 对结构和加工的影响
- DSP热点减少后，上盖热接触台阶会重新布局；
- Driver、TIA和光引擎的局部热路径更重要；
- PCB与壳体之间的位置关系可能更敏感；
- 模块总功耗下降不代表某个局部热点一定下降；
- 线性链路对温度变化更敏感时，热结构一致性会影响系统裕量；
- 模块仍需要壳体、拉环、锁止、屏蔽和插拔尺寸链。
4. NPO把光引擎放在哪里？
NPO是Near-Package Optics。它把独立光引擎放到靠近交换ASIC、GPU或其他计算芯片的主板区域，但光引擎没有与ASIC共同封装。
典型结构：
交换ASIC / GPU
→ 短PCB电气通道
→ 板载小型光引擎
→ 光纤
→ 前面板光纤接口4.1 NPO的平衡点
NPO试图在三方面取得折中：
- 比前面板模块更短的电气路径；
- 比CPO更低的封装耦合程度；
- 保留板级更换、组装或维护的可能性。
但“可维护”程度取决于实际设计。焊接式、插座式、螺钉固定或模块化光引擎的维护边界并不相同。
4.2 NPO带来的精密制造机会
- 光引擎精密安装座；
- PCB板级定位框；
- 微型热扩散件和散热器；
- 光纤阵列固定结构；
- 光纤应力释放和弯曲半径支撑；
- 可拆卸光引擎固定机构；
- ASIC、光引擎和冷却结构之间的装配治具；
- 板卡级尺寸和位置检测治具。
传统完整模块壳体的占比可能下降，但板级定位、热管理和光纤机械结构会增加。
5. CPO为什么与传统光模块不同？
CPO是Co-Packaged Optics。Broadcom将其描述为光学与交换ASIC或XPU在同一封装基板上的异构集成。
典型结构：
交换ASIC
↔ 极短电气互连
↔ 多个封装内光引擎
→ 高密度光纤连接
→ 外部或集成激光器Broadcom的CPO交换产品把光引擎直接连接到高带宽交换ASIC；NVIDIA Spectrum-X与Quantum-X Photonics同样把硅光引擎集成到交换芯片周围。
5.1 CPO解决什么问题？
- 缩短高速电气通道；
- 降低每bit互连功耗；
- 提高前面板和封装带宽密度；
- 减少高损耗铜连接；
- 支持更大规模AI集群网络。
5.2 CPO带来哪些新问题？
- ASIC与光引擎同时发热；
- 光学器件靠近高功率芯片；
- 光引擎和ASIC的良率边界耦合；
- 光纤数量、安装密度和维修难度上升；
- 外部激光器需要独立热控制和可维护性；
- 冷板、封装基板和光引擎必须共同设计；
- 系统维修不再等同于拔出一个前面板模块。
NVIDIA公开的Quantum-X Photonics交换机采用液冷来冷却板载硅光系统，并使用可现场更换的外部激光源模块。由此可见，CPO把光模块制造问题扩大为完整交换系统的光、电、热、流体和维护问题。
6. 激光器在四种架构中的位置
| 架构 | 常见激光器位置 | 结构影响 |
|---|---|---|
| Retimed Pluggable | 模块内部 | 热源集中在模块，维修边界清晰 |
| LPO | 模块内部为主 | DSP减少后激光器和Driver热路径更突出 |
| NPO | 光引擎内部或板级独立 | 增加光纤和板级固定结构 |
| CPO | 封装内集成或外部激光源 | 需要外部激光器壳体、热控制和高密度光纤连接 |
外部激光源不是一个抽象概念。它可能成为独立、可更换、需要稳定温度和精密光纤输出的系统模块，因此会产生新的金属壳体、热扩散件、光纤出口和装配结构需求。
7. 热管理边界如何变化？
7.1 Retimed Pluggable与LPO
典型热路径：
DSP / Driver / 激光器 / 光引擎
→ 模块散热上盖
→ TIM
→ 系统散热器
→ 风冷LPO减少DSP后，热点分布改变，但仍主要在可插拔模块和主机散热器之间解决。
7.2 NPO
典型热路径：
板载光引擎
→ 微型散热器或热扩散件
→ 板卡风道或局部冷却结构ASIC和光引擎距离变近，热设计需要避免ASIC热量反向影响光引擎稳定性。
7.3 CPO
典型热路径：
ASIC + 封装内光引擎
→ 共用或分区热界面
→ 冷板
→ 液冷回路CPO的冷板不能只追求ASIC中心区域的低热阻，还要兼顾：
- 光引擎周边温度；
- 多区域接触高度；
- 封装和冷板装配翘曲；
- 光纤出口空间；
- 液冷接头和流道；
- 泄漏风险；
- 维修和更换顺序。
8. 哪些精密结构件机会会增加？
8.1 可插拔与LPO
- 上下壳体；
- 热扩散上盖；
- 铝或铜散热器；
- 精密底座；
- 拉环与锁止机构；
- 前面板与光口结构；
- EMI和接地区域；
- 装配与检测治具。
8.2 NPO
- 光引擎安装座；
- 板级定位框；
- 微型散热器；
- 局部热扩散件；
- 光纤固定和应力释放结构；
- 可拆卸固定机构；
- 主板装配与检测治具。
8.3 CPO
- ASIC与光引擎周边冷板；
- 液冷接口底座；
- 光引擎支撑和定位结构；
- 外部激光源金属壳体；
- 光纤阵列支撑与保护结构；
- 交换机液冷歧管；
- 高洁净度装配结构；
- 流量、耐压、气密和装配检测治具。
核心变化是：
光学越靠近ASIC，传统小型模块壳体的比重可能下降，但系统级冷板、热结构、光引擎载体、光纤支撑和装配治具的制造价值会上升。
9. 真正需要控制的CTQ
| CTQ | 可插拔 / LPO | NPO / CPO |
|---|---|---|
| 热接触面高度 | 模块上盖与TIM | ASIC、光引擎、冷板多区域高度 |
| 平面度 | 模块散热上盖 | 大尺寸冷板和局部安装基准 |
| 光口位置 | 前面板连接器 | 高密度光纤阵列和板级出口 |
| 外形包络 | Cage插拔 | 主板、封装、冷板与光纤空间 |
| 装配翘曲 | 模块壳体 | 封装基板、光引擎与冷板耦合 |
| 清洁度 | 光口和热界面 | 光引擎、封装、光纤和流道 |
| 气密、耐压、流量 | 通常不属于模块本体 | 液冷冷板、接头与歧管 |
| 维护接口 | 拉环和锁止 | 可拆光引擎、外部激光和系统模块 |
CTQ应按功能闭环定义，而不是对每个尺寸平均提高精度。
10. 样件阶段常见误判
10.1 LPO相关误判
- 认为删除DSP后模块结构一定更简单；
- 只验证模块，不验证主机SerDes和PCB链路；
- 忽略温度变化对线性链路裕量的影响；
- 没有重新定义上盖热接触台阶。
10.2 NPO相关误判
- 把NPO理解为缩小版CPO；
- 只关注光引擎位置，不考虑光纤弯曲和维修；
- 试作依赖手工布纤，量产装配无法重复；
- 没有定义板卡装配后的最终检测基准。
10.3 CPO相关误判
- 只计算ASIC功耗，没有加入光引擎和激光器热负荷；
- 冷板自由状态平整，装配后局部翘曲；
- 只验证冷板流量，没有检查多区域温度；
- 光纤出口与冷板、接头或机箱干涉；
- 没有定义封装、冷板、外部激光和系统分别由谁验收。
11. 从样件到量产的制造控制
建议路径：
架构和维护边界确认
→ ASIC、光引擎、激光器和光纤位置冻结
→ 热与流体方案评审
→ CTQ和装配尺寸链建立
→ 全CNC结构样件和冷板样件
→ 光、电、热、流体与维护验证
→ 毛坯和量产工艺选择
→ 关键功能面精加工
→ 表面处理、清洗和装配
→ 小批试产和过程能力确认
→ 稳定量产与变更管理进入CPO后，制造验证需要同时覆盖：
- 尺寸和形位；
- 冷板平面度；
- 气密与耐压；
- 流量和压降；
- 清洁度；
- 光纤保护；
- 装配翘曲；
- 批次追溯。
12. 仲德可以参与哪些工作？
12.1 适合参与的范围
- 光模块、光引擎周边铝、铜精密结构件；
- 散热上盖、热扩散件和微型散热器；
- ASIC和光引擎周边液冷冷板；
- 液冷接口、歧管和结构底座；
- 外部激光器金属壳体；
- 光纤固定、保护和应力释放结构；
- 压铸、型材、锻造等毛坯后的CNC精加工；
- 阳极、化学镍、涂装和局部遮蔽；
- 去毛刺、清洗、组装、保护包装和追溯；
- CMM、气密、耐压、流量和装配验证；
- 从工程样件到稳定批量的工艺转换。
12.2 不应扩大表述的范围
仲德不应声称承担：
- 交换ASIC、DSP、SerDes和高速PCB设计；
- 硅光PIC、激光器和晶圆制造；
- 先进半导体封装；
- 主动光纤对准和核心光学封装；
- 完整LPO、NPO或CPO系统认证；
- IEEE、OIF或MSA认证；
- 与Broadcom、NVIDIA或文中其他企业存在既有供应关系。
13. RFQ需要提供哪些资料？
| RFQ输入 | 用途 |
|---|---|
| 架构类型 | 区分Retimed、LPO、NPO或CPO |
| ASIC、光引擎与激光器位置 | 判断电气、热和结构边界 |
| 2D图纸与3D总装 | 建立基准和尺寸链 |
| 热源功耗及允许温度 | 确定热界面和冷板分区 |
| 光纤数量、出口与弯曲限制 | 设计固定、保护和维护空间 |
| 液冷介质、流量、压力和压降 | 设计流道、接头和验证方法 |
| 关键CTQ | 建立加工和检测计划 |
| 表面处理与遮蔽区域 | 保护热面、接地面和流体接口 |
| 装配与维护方式 | 判断可拆卸边界和验收状态 |
| 样件数量与预计年用量 | 选择全CNC或毛坯量产路线 |
| 清洁、包装和追溯要求 | 保护光学与流体系统 |
常见问题
LPO、NPO和CPO的主要区别是什么？
LPO是前面板线性可插拔光模块，重点变化是模块内的信号处理边界；NPO把独立光引擎放在靠近ASIC的主板位置；CPO把光引擎与ASIC集成到同一封装或封装基板。LPO仍强调可插拔模块，NPO强调靠近封装但保持板级独立，CPO则强调共同封装，因此三者不能只按先后代际理解。
LPO是否只是取消了光模块内部的DSP？
不是。减少或取消完整模块Retimer只是LPO的一个明显变化。LPO还要求主机SerDes、PCB电气通道、连接器、Driver、TIA和光学器件共同满足线性链路预算，系统端需要更严格的信号完整性、通道一致性、测试和互操作控制。模块内部热源会重新分布，但结构和量产验证并不会因此自动变简单。
CPO会快速取代传统可插拔光模块吗？
不会简单地全面快速取代。可插拔光模块具有成熟标准、多供应商生态、现场可更换和清晰测试边界，仍适合大量数据中心场景。CPO在超高带宽密度和功耗受限的交换系统中更有吸引力，但封装、液冷、光纤布线、外部激光、良率和维护复杂度更高。未来更可能是可插拔、LPO、NPO和CPO在不同系统中长期并存。
NPO和CPO会带来哪些精密结构件及液冷加工机会？
NPO会增加光引擎安装座、板级定位框、微型散热器、光纤支撑和可拆卸固定机构。CPO则可能需要ASIC与光引擎周边冷板、液冷接口底座、光引擎载体、外部激光器金属壳体、光纤阵列支撑、交换机液冷歧管、装配治具以及高洁净度保护结构。具体零件仍取决于客户的封装、热设计和维护边界。
