服务器发热卡死算力，海外押注CPO，中国光模块凭啥逆势提价？

全球人工智能算力正在经历一场非常特殊的产业博弈。

随着英伟达等科技企业不断扩大算力集群的规模，服务器内部电信号传输带来的发热和电能损耗，已经直接限制了算力芯片的性能发挥。

为了解决散热问题，海外半导体巨头开始大力推进光电共封装技术，也就是CPO。

但在这个技术转型的关口，原本被外界认为可能被替代的中国光模块制造厂商，不仅没有失去市场，反而在800G和1.6T高端产品上掌握了极高的定价权，甚至在供需紧张的周期里持续维持高毛利。

一、算力中心遇到的真实物理阻碍：为什么电信号传输越来越热？

在当前的人工智能数据中心建设中，算力规模的扩大并不是单纯把几万张显卡堆在一起就能完成的。

当单个集群内部的图形处理器数量达到上万张甚至数万张的时候，芯片与芯片之间、服务器与交换机之间的数据交换量出现了几何级数的增长。

在过去很长一段时间里，数据中心内部的短距离通信主要依靠传统的铜导线和印刷电路板上的铜箔走线。

当单通道的数据传输速率从早期的25Gbps、56Gbps提升到112Gbps，乃至于现在的224Gbps时，高频电信号在铜介质中传输遇到的物理阻抗和高频衰减开始成倍增加。

当电信号在电路板上走过二三十厘米的距离时，信号的衰减幅度会达到20到30分贝以上。

为了让接收端能够准确识别这些微弱的电信号，主板上必须大量增加数字信号处理芯片，也就是DSP芯片，以及各类信号放大和重定时芯片。

这些额外增加的芯片本身就是高发热器件。

在目前的网络架构中，单颗800G可插拔光模块的运行功耗通常在16瓦到20瓦之间，而传输速率达到1.6T的最新光模块，单个功耗直接上升到了28瓦到32瓦。

一台配备64个端口的51.2T交换机，如果插满1.6T光模块，仅光模块本身消耗的电量就接近2000瓦。

这意味着整台交换机有超过三分之一的电力消耗和散热负担，不是来自核心的数据处理芯片，而是来自负责传输数据的光电接口。

发热带来的直接后果是设备内部温度的持续上升。光模块内部的核心发光器件，比如磷化铟材质的电吸收调制激光器，对工作温度极其敏感。

当激光器芯片的工作温度每上升10摄氏度，它的发光效率就会明显下降，同时器件的平均无故障运行时间也会出现大幅度缩短。

为了给密集的服务器机柜降温，数据中心运营商不得不加大风扇转速，或者铺设高成本的液冷管道系统。

即便如此，在有限的机柜前面板空间里，由于可插拔光模块排列过于紧密，冷空气很难充分流过每一个模块的散热片。

电信号传输带来的热量无法及时排出，导致算力集群无法继续提升工作频率，整个数据中心的算力扩展直接在散热这一步遇到了物理极限。

二、海外科技巨头押注 CPO 技术，到底想解决什么问题？

为了从根本上降低高频电信号在电路板上的传输损耗，海外的半导体设计巨头和晶圆代工厂商开始全力押注CPO技术。

所谓CPO技术，就是把负责光电转换的光学引擎芯片，直接和交换机芯片或者计算芯片一起封装在同一块基板上。

传统的设计方式是芯片先把电信号通过电路板长距离输送到机箱面板上的可插拔光模块，再由光模块转换成光信号发送出去。

而CPO技术直接取消了这几十厘米长的电路板电走线，把电信号传输的距离缩短到了15毫米以内。

走线距离的大幅度缩短，带来的是能耗水平的直接下降。

在传统的可插拔光模块方案中，传输每一比特数据所消耗的能量大约在15到20皮焦耳；

而在CPO架构下，由于省去了高功耗的驱动电路和部分信号补偿芯片，每比特数据的传输能耗可以降低到3到5皮焦耳。

从系统整体来看，光互连部分的能耗可以减少50%到70%，这极大地缓解了交换机芯片周边的发热问题。

英伟达在推进其高速网络架构时，积极联合台积电采用紧凑型通用光子引擎技术，试图通过晶圆级封装把硅光芯片直接集成在主芯片周围。

博通公司也推出了基于CPO架构的51.2T交换机系统，并设计了外置光源模块，把容易发热的激光发生器移到设备外部，以此来解决封装内部的热量聚集问题。

尽管海外巨头在CPO技术上投入了大量研发资金，但在实际部署过程中，这项技术目前面临着非常现实的工业化难题。

一颗顶级的交换机核心芯片或者人工智能计算芯片，单颗成本往往高达数万美元。

如果把8个或者16个光学引擎和主芯片封装在一起，只要其中任何一个光学通道在制造过程中出现微米级的对准偏差或者内部缺陷，整颗价值数万美元的复合芯片就必须全部报废。

在现阶段的半导体制造工艺下，这种多芯片封装的综合良率很难在短期内达到大规模低成本量产的标准。

目前全球数据中心普遍采用的是标准化的可插拔光模块架构。

如果某一个端口的光器件发生老化或者损坏，现场维护人员只需要花几十秒时间拔下损坏的模块，换上一个新的备用件即可，不会影响整台服务器的持续运行。

但在CPO架构下，光引擎是直接焊接在主板核心芯片上的，一旦光芯片出现故障，用户无法进行现场更换，必须将整台交换机甚至整个计算节点下线返厂。

这种维护模式对于需要保持24小时不间断运行的大型云计算厂商来说，存在极高的运营风险。

三、为什么中国光模块厂商不仅没有被淘汰，反而能够强行提价？

正是因为CPO技术在制造良率、现场维护和行业标准统一方面还需要数年的过渡时间，而全球人工智能算力的建设却处在必须立即交付的周期中，这给传统的中国光模块厂商创造了巨大的市场空间和议价权。

北美大型云计算厂商在采购算力设备时，首要考虑的指标是集群上线的时间进度。

无论是训练下一代大语言模型，还是承接全球企业的人工智能推理需求，算力基础设施的部署都必须在既定季度内完成。

他们无法等待三到四年之后CPO技术的完全成熟，必须在现阶段大量采购已经成熟的800G和1.6T可插拔光模块。

在高端光模块的生产制造领域，中国厂商占据了全球70%以上的产能份额。

高速光模块的制造并不是简单的组装，它涉及到亚微米级别的高精度光纤对准、极高频电路的高密度封装以及复杂的全自动温度补偿测试。

中际旭创、新易盛、天孚通信等中国头部企业，在过去的400G和800G产品迭代周期中，积累了极为成熟的自动化产线和工艺控制经验，其量产良率和交付稳定性显著高于海外本土的代工厂。

当全球对800G和1.6T光模块的需求在短时间内集中爆发时，海外设备商和云厂商在市场上几乎找不到第二批具备同等交付能力的供应商。

由于产能处于相对紧张的状态，中国光模块企业在商务谈判中拥有极强的定价话语权。

在以往的通信周期中，光模块产品通常会随着出货量增加而按季度降价，但在当前的高速算力周期里，中国厂商不仅保持了产品售价的坚挺，部分紧缺型号甚至出现了阶段性提价，企业的销售毛利率普遍维持在35%到40%以上的高位区间。

中国光模块厂商在巩固现有产品利润的同时，也在针对散热瓶颈进行自身的技术改良。例如，厂商们推出了线性直驱技术，也就是LPO方案。

LPO方案通过去除光模块内部发热量最大的DSP芯片，直接利用交换机主芯片的信号输出来驱动光器件。

这种做法在保留传统模块可插拔、易维护特性的同时，把单个模块的功耗降低了40%到50%，在很大程度上缓解了当前机柜散热压力，延缓了系统强制切换到CPO架构的时间节点。

即便未来数据中心最终走向CPO架构，中国企业也并没有被排除在供应链之外。

CPO系统内部依然需要高精度的光纤阵列连接器、微型光学透镜组以及外置的大功率连续波激光器光源模块。

海外芯片巨头在专注设计核心电气芯片和硅光架构的同时，依然需要将高精度的光学部件加工、光引擎微组装以及外置光源模块的制造外包给具备高良率生产能力的中国供应商。

技术的理论演进路径和产业的实际商业落地之间，往往存在着明显的节奏差异。

海外芯片巨头虽然在底层架构上全力研发CPO以突破散热限制，但受限于目前的制造成本与维护机制，全球算力中心的扩建在当前阶段依然高度依赖成熟的可插拔体系。

中国光模块制造企业正是利用了自身在精密制造、产能规模和良率控制上的客观优势，在全球算力扩容的关键时间段内，牢牢确立了自身的商业价值与产品定价权。