最近在读CPO和LPO相关资料，今天来简单聊聊，也算是学习总结。
传统的光模块是独立于交换芯片之外，通过铜缆或光纤与其他电子组件相连，这种方式在高速信号传输过程中容易产生较大的功耗和信号损耗。
另外，DCI等网络速率逐渐从400G发展到800G，甚至1.6T，不久的将来可达到3.2T。随着速率的提升，单个光模块的功耗也在直线上升，从而导致整机功耗大大增加。
图1-数据中心连接速率路线图
SFP模块的功耗在2W左右，100G光模块的功耗一般在1.5W~3W，400G QSFP-DD DR4光模块功耗可控制在大约12W以内，800G光模块的功耗在12W至16W之间浮动。
同时，我们从器件封装上来分析，在器件封装过程中，当信号速率从56Gbd提升一倍至112Gb/s时，对于给定长度的低损耗PCB走线，即使我们使用先进的PCB材料，插入损耗也将大约增加一倍。
通常来说，电气通道越短，中间转换（过孔、连接器）过程越少，信号完整性问题就越容易管理，也就促使将光学器件移动到内部，尽可能靠近ASIC，从而可以有效的降低功耗。据此，目前产生了两种主要解决方案，分别是：
- CPO：Co-Packaged Optics，光电共封装模块；
- LPO：Linear Photonic Optical，线性驱动可插拔模块。
图2-从可插拔到CPO与LPO
什么是CPO？
什么是LPO技术
LPO，即线性驱动可插拔光模块，是一种光模块封装技术。无论是CPO还是LPO，相对传统光模块，主要目的之一就降功耗，而DSP的功耗在整个模块中的占比又是最高的。
图10-400 ZR光模块的功耗分布图
因此，对于LPO来说，其直接表征在于去 DSP 化，在数据链路中只使用线性模拟元件，无CDR或DSP的设计方案。通过使用具有优异线性度和均衡能力的转阻放大器（TIA）和驱动芯片（DRIVER）来替代DSP。
ODCC在2023年发布了112G LPO光模块应用白皮书。其中涉及到LPO 模块的设计，其框图如下：
图11-LPO 模块的设计框图
- 去除CDR/oDSP等re-timer组件；
- 使用性能更优、SI补偿能力更强的的DRV/TIA电芯片；
- 将部分补偿功能集成到网络设备ASIC芯片；
- 原来由oDSP实现的信号再生、数字信号补偿功能，变成通过网络设备ASIC芯片、DRV和TIA进行分段补偿。
需要注意的是，这里与CPO有些不同，LPO的去DSP，是真正不想在光模块中的电芯片中搞DSP，而是将DSP功能放在系统设备侧来实现。下图更直观的展示了传统基于DSP/Retiming方案与LPO方案的异同。
图12-LPO方案与含DSP方案的对比
在接口方面，LPO对模块本体的封装没有要求，不管是QSFP，还是QSFP-DD，亦或是OSFP、OSFPXD等均可以实现LPO方案。
在产业内，Macom、Semtech、美信等在DSP领域较弱的电芯片厂商，正在大力推进LPO。主要原因是希望通过 LPO 方案绕开 DSP 短板。目前LPO方案标准化未成熟，主要涉及到电接口和光接口。
其中电接口主要是OIF的CEI-112G-Linear-PAM4协议，据了解，截至最后一次更新的（2024年4月），CEI-112G-Linear-PAM4标准已经有了实质性进展，并且已经被业界采纳和实施，至少在产品层面已有海信等公司推出基于此标准的800G线性互联光缆。
在光接口方面，IEEE802.3系列协议是成熟通用的标准，Retime类可插拔光模块均需符合该协议。如果可以做到符合802.3协议，LPO则可以实现最大意义上的“互联互通”。
CPO与LPO的区别
无论是CPO还是LPO，目前仍在不断发展中。CPO封装和LPO封装各有其特点和优势。CPO封装技术注重光电共封装，适用于高速高密度互联传输场景；而LPO封装技术则注重可插拔性和成本效益，适用于短距离传输场景。
在CPO框架内，如果系统设备发生故障，需要关闭电源并更换整个板卡，这对于维护任务来说是相当不便的。相比之下，LPO光模块的可插拔使得在不关闭整个系统的情况下能够高效更换，进一步提升了LPO解决方案的整体便利性，简化光纤布线和设备维护流程。
图13-几种方案的对比
整体上来讲，LPO是可插拔光模块向下演进的技术路线，相较于CPO方案更容易实现、确定性更强。
但据一些专家，LPO技术给系统端的电信道带来重要的设计问题。目前SerDes的主流规范是112G，不久将升级到224G。专家认为，LPO技术无法满足224G SerDes的要求。
