应用于CPO封装模块内的光纤互联方案

随着Serdes传输速率的提升，交换机功耗和信号损失、系统集成度等问题愈发具有挑战, CPO新技术渗透率加速提升。

英伟达的最新产品线路图显示，将于3Q25推出CPO版本的Quantum 3400 X800 IB交换机， 26年推出CPO版本的Spectrum4 Ultra X800以太网交换机。 IB交换机有144个MPO光接口，支持36个3.2T CPO， 内部有4个28.8T的交换芯片（总共115.2T的交换能力）。

芯片之间采用多平面技术。即每一根交换机外面的光纤从MPO口进来之后，会用光纤分纤盒（shuffle box）将其信号拆分成四路并分别连接到四个不同的交换机芯片上，从而将信源切割成最小单元，最终在CX8网卡端进行数据汇聚。允许多个独立平面同时运行。Shuffle box起到关键的信号分配和处理作用。

板上连接，从光引擎到前面面板

高速率CPO交换机内部预计需要数千根光纤，这些光纤需要在交换机内部狭小空间中进行排布，还需要解决板中每个光引擎到前面面板的距离不一产生的光纤长度不一致带来的制造可靠性问题，除了需要采用更多高密度连接头和适配器，光引擎到端面的连接方式采用光纤柔性光背板shuffle的方式可以有效解决上述问题。

柔性光背板产品设计在灵活的薄膜基板上，可自定义任何光纤路由线路，最大限度减少光纤交叉的应力，同时提供复杂信号通道的路由。常规的光纤配线架1U空间仅支持24芯光纤熔接和分配，按2m高的机柜40U空间计算，1台机柜总容量仅有24×40=960芯容量。利用光纤柔性板技术，结合高密度MT光纤接头，1U光纤机箱可支持12×50=600芯光纤熔接和分配，按2m机柜40U空间计算，1台机柜总容量可达600×40=24000芯，光纤配置容量为常规方案的20倍以上。

前面板连接器/适配器

Shuffle box依赖高密度连接器（如MPO/MMC连接器等）来实现高速、高密度的信号连接和传输，以满足数据中心等应用场景对网络性能和设备集成度的要求。CPO交换机内部需要大量光纤部署，采用高芯数的MPO可以有效缩减前面板所需端口数量。例如，51.2T CPO内部或需要1152根光纤，普通光纤1024F（和保偏光纤128F），若采用16芯MPO，则需要64个MPO连接器，对应 CPO 前面板上需要 64个适配器端口。

保偏光纤组件，从外部激光光源到OE光引擎

由于其易于维护和广泛的可及性，外部激光源（External laser source，ELS）是 CPO光源目前较多的解决方案。CPO光引擎的性能对于入射ELS光的偏振状态非常敏感，需要外部光源发射信号时保持激光偏振态，因此需要保偏光纤（Polarization Maintaining Fiber, PMF）连接光源和交换芯片。保偏光纤的使用使得光在光纤中仅沿着一个偏振方向传播，保证了光信号传输的稳定性。

光子集成电路(Photonic Integrated Circuit, PlC) 连接

硅基集成光电芯片与外部光纤之间的光互联是芯片封装的关键技术，需要在微米级范围内实现光信号的低损耗传输和高对准精度的耦合。硅基材料因其高折射率特性，导致波导模场直径通常远小于单模光纤的模场直径，从而在模式转换时容易产生高插入损耗。3D光波导能够实现光信号在三维空间的灵活引导和耦合，解决了传统平面光波导技术的局限性，能适应更加复杂的封装需求。通过先进的加工工艺（如光刻、激光直写技术）制造的3D光波导，具备高精度的几何控制和优异的光学性能，为未来硅基光电芯片的高效互联提供了可靠保障。