--- translationKey: 'pluggable-optics-lpo-npo-cpo-comparison' lang: 'zh' slug: 'pluggable-optics-lpo-npo-cpo-comparison' title: '可插拔光模块、LPO、NPO与CPO有什么区别？AI网络光互连架构、热管理与精密制造机会' description: '从信号处理边界、光引擎位置、激光器、热管理、可维护性和精密结构件出发，对比传统Retimed Pluggable、LPO、NPO与CPO，并说明其对光模块壳体、光引擎载体、冷板、液冷接口、装配和RFQ的影响。' publishDate: '2026-08-05' updateDate: '2026-08-05' draft: false featured: true category: 'industry-applications' industries: - 'optical-transceiver' tags: - '可插拔光模块' - 'LPO' - 'NPO' - 'CPO' - '共封装光学' - 'AI网络' - '光引擎' - '硅光' - '液冷' - '精密结构件' author: '仲德精密工程团队' reviewedBy: '仲德精密工程团队' directAnswer: '传统Retimed Pluggable把DSP或Retimer、光电转换和光纤接口集中在前面板可插拔模块中；LPO仍是前面板可插拔模块，但主机SerDes通过线性电通道直接驱动光学器件，通常不再使用完整模块Retimer。NPO把光引擎安装在靠近交换ASIC或计算芯片的主板位置，以缩短电气路径，同时保留板级独立安装。CPO则把光引擎与ASIC集成在同一封装或封装基板上，电气路径最短，但封装、热管理、光纤连接和维修边界最复杂。需要特别注意，LPO描述的是信号处理边界，而NPO和CPO主要描述光引擎相对ASIC的位置，不能简单理解为同一条线性的代际替代顺序。对精密制造供应商而言，光学越靠近ASIC，传统模块壳体占比可能下降，但光引擎载体、板级定位件、冷板、液冷接口、外部激光器壳体、光纤支撑和高洁净装配结构的价值会上升。' relatedPages: - '/zh/optical-transceiver-precision-structural-parts-machining/' - '/zh/ai-server-liquid-cooling-parts-machining/' - '/zh/precision-machining/' - '/zh/quality/ctq-management/' relatedArticles: - '800g-vs-1-6t-optical-transceivers' - 'high-speed-optical-transceiver-precision-parts' - 'global-ai-optical-transceiver-supply-chain' - 'silicon-photonics-vs-eml-optical-transceivers' faq: - question: 'LPO、NPO和CPO的主要区别是什么？' answer: '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。' - question: 'LPO是否只是取消了光模块内部的DSP？' answer: '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。' - question: 'CPO会快速取代传统可插拔光模块吗？' answer: '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。' - question: 'NPO和CPO会带来哪些精密结构件及液冷加工机会？' answer: '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。' --- ## 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。 ```text 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](https://www.oiforum.com/technical-work/current-work/)将224G线性电接口同时面向LPO、NPO和CPO；OIF的[Compute Optics Interface白皮书](https://www.oiforum.com/wp-content/uploads/OIF-EEI-COI-WP-01.0.pdf)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](https://www.broadcom.com/info/optics/cpo)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。
AI网络四种光互连架构对比图，展示传统可插拔光模块、LPO、NPO和CPO的DSP边界、光引擎位置、电气路径、光纤路径、热管理和液冷结构
图 1｜从传统可插拔光模块到CPO，电气路径逐步缩短；同时，热管理、封装、光纤连接和系统维护的耦合程度不断提高。
## 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： ```text 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： 1. 减少或重新定义模块中的信号处理； 2. 把光引擎从前面板移到靠近ASIC的位置； 3. 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： ```text 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。 ```text 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： ```text 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： ```text 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](https://www.broadcom.com/products/fiber-optic-modules-components/co-packaged-optics/switches)把光引擎直接连接到高带宽交换ASIC；[NVIDIA Spectrum-X与Quantum-X Photonics](https://www.nvidia.com/en-us/networking/products/silicon-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： ```text 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： ```text 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： ```text 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： ```text 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。