【导读】
随着AI大模型、高性能计算（HPC）及5G通信技术的爆发式增长，数据中心的带宽需求正以每年30%以上的速度递增。传统铜互连方案因“高能耗、高延迟、低带宽密度”的瓶颈，已无法满足AI时代的需求——据IDC统计，数据中心能耗中约30%来自互连系统，而铜缆的传输延迟是光纤的10倍以上。在此背景下，光电合封（CPO, Co-Packaged Optics） 技术因能将光引擎与交换、运算类ASIC芯片集成于同一基板，实现“芯片级”的光互连，成为解决数据互连痛点的关键。作为全球先进封装领军企业，长电科技凭借在CPO领域的技术突破，推出异构异质集成解决方案，将光引擎与芯片近距离封装，显著提升带宽密度（较传统方案高5倍）、降低延迟（减少80%）及功耗（降低40%），为数据中心、智能驾驶等领域带来能效与空间的双重优化。
一、CPO技术：AI时代数据互连的“能效密码”
在AI大模型训练中，每处理1TB数据需传输约10TB的中间结果，传统铜互连的“高延迟”会导致模型训练时间延长（如GPT-4训练需多花20%时间），而“高能耗”则推高了数据中心的运营成本（每兆瓦时电费约0.8元，年能耗成本可达数千万元）。CPO技术的核心逻辑是“将光引擎（Optical Engine）与芯片（ASIC/CPU）封装于同一基板”，缩短互连长度（从传统的10-20厘米缩短至1-2厘米），从而减少信号衰减（提升信号完整性）、降低传输延迟（从纳秒级降至皮秒级）及功耗（每Gbps功耗从0.5W降至0.1W）。
市场对CPO技术的需求正呈爆炸式增长。据Yole预测，2024年全球CPO市场规模约4600万美元，2030年将增至81亿美元，复合年增长率（CAGR）高达137%。这一增长主要驱动于：AI数据中心的带宽需求（预计2027年数据中心带宽将达100Tbps）、5G基站的高容量需求（每基站需支持10Gbps以上的前传带宽）及智能驾驶的低延迟需求（L4级自动驾驶需延迟＜10ms） 。CPO技术因能满足这些需求，成为未来数据互连的“主流方案”。
二、长电科技的CPO解决方案：异构异质集成的“技术突破”
作为全球先进封装领域的领军企业（2024年全球封装测试市场份额约12%），长电科技的CPO解决方案核心是“异构异质集成”——将光引擎（含激光器、调制器、探测器等光器件）与交换、运算类ASIC芯片（如英伟达H100、谷歌TPU）封装于同一陶瓷或有机基板，实现“芯片-光引擎”的近距离互连。该方案的优势在于：
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提升带宽密度：通过光引擎的“芯片级集成”，每平方英寸基板可支持100Gbps以上的带宽，较传统铜互连（20Gbps/平方英寸）高5倍；
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降低延迟与功耗：缩短的互连长度（1-2厘米）使信号传输延迟从10ns降至2ns（减少80%），功耗从每Gbps 0.5W降至0.1W（降低80%）；
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优化系统布局：光引擎与芯片的集成减少了外部光模块的使用，使数据中心的机架空间利用率提升30%（每机架可多部署2-3台服务器）。
长电科技的CPO解决方案已广泛应用于高性能计算、通信、智能驾驶等领域。例如，在数据中心，该方案将交换芯片（如博通Tomahawk 5）与光引擎集成，支持400Gbps/端口的高速互连，使数据中心的总带宽提升2倍；在智能驾驶，该方案将CIS图像传感器与光引擎集成，实现“传感器-芯片”的低延迟传输（＜5ms），提升自动驾驶的响应速度。
三、关键技术攻关：光引擎集成与热管理的“双重突破”
长电科技的CPO技术突破，源于对“光引擎集成”与“热管理”两大核心难题的解决。
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光引擎集成的灵活布局：光引擎的尺寸（如10x10mm、15x15mm）与接口（如OSFP、QSFP-DD）因客户需求而异，长电科技通过“模块化封装设计”，支持光引擎的灵活布局——采用“基板+中介层”的结构，将光引擎固定于中介层，再与ASIC芯片封装于同一基板，实现“可定制化”的集成方案。此外，公司还开发了“高速信号仿真工具”，通过模拟高频信号（如56Gbps PAM4）的传输路径，优化基板的布线设计，确保信号完整性（误码率＜1e-12）。
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光芯片的热管理难题：光芯片（如激光器）对温度极其敏感（工作温度需控制在25-35℃，偏差超过5℃会导致输出功率下降20%），而ASIC芯片的功耗（如H100的功耗达700W）会导致基板温度升高。长电科技采用“热界面材料（TIM）堆叠技术”，通过“石墨片+导热硅脂+金属散热片”的多层结构，将光芯片的热量快速传导至基板外部——石墨片的导热系数达1500W/m·K（是铜的3倍），导热硅脂的热阻＜0.1℃·in²/W，金属散热片则扩大了散热面积。该技术使光芯片的温度控制在±2℃以内，提升了系统的可靠性（MTBF＞100万小时）。
四、产业协同：从研发到应用的“生态构建”
长电科技的CPO技术进展，离不开“产业链协同创新”。公司通过与光芯片厂商（如中际旭创、新易盛）、ASIC厂商（如英伟达、AMD）、云厂商（如阿里云、腾讯云） 的合作，推动CPO技术的产业化应用：
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与光芯片厂商的合作：光芯片的封装接口（如光纤阵列）需与CPO方案匹配，长电科技与中际旭创合作，优化光芯片的“光纤耦合设计”——采用“无源对准技术”，将光纤阵列与光芯片的耦合效率提升至90%（传统有源对准的效率为70%），降低了封装成本（每颗光芯片的封装成本减少30%）。
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与云厂商的合作：云厂商对CPO方案的“能效比”要求极高（每瓦功耗需支持10Gbps带宽），长电科技与阿里云合作，开发“定制化CPO基板”——采用“低介电常数（Dk=3.0）材料”，减少信号的传输损耗（每厘米损耗＜0.1dB），提升能效比（达12Gbps/W）。
此外，长电科技还持续加大研发投入（2024年研发投入占比达8.5%），建立了“CPO技术研发中心”，专注于“2.5D/3D CPO”（如晶圆级CPO）的研发，计划2026年推出“晶圆级光引擎集成方案”，将光引擎与芯片封装于同一晶圆，进一步提升集成度（每晶圆可封装1000颗以上的CPO模块）。
结语
长电科技在CPO领域的技术突破，不仅解决了AI时代数据互连的“能效与延迟”痛点，更推动了先进封装技术的“异构异质集成”升级。随着CPO市场的快速增长（2030年规模达81亿美元），长电科技凭借其在“光引擎集成”“热管理”及“产业链协同”方面的优势，将继续引领CPO技术的产业化进程，巩固其在全球半导体封装测试领域的战略地位。未来，长电科技的CPO解决方案将广泛应用于AI数据中心、5G通信、智能驾驶等领域，为数字经济的发展提供“高带宽、低功耗、低延迟”的数据互连支撑。
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