最近特別火的XPO，到底是個啥？

繼CPO、NPO、LPO之后，光通信行業又有了新的熱點——XPO。

2026年3月11日，光通信行業名企Arista Networks聯合超過45家行業企業，發布白皮書，提出了一種全新的可插拔光模塊標準——XPO。

《XPO：重新定義AI網絡的可插拔光模塊》白皮書

幾天后，3月17-19日，素有 行業“技術風向標”之稱的OFC（ 全球光纖通信大會）在美國召開。在會上， TeraHop、新易盛、Coherent、華工正源、光迅科技、劍橋科技、Amphenol等廠商，紛紛展示了各自的XPO方案，吸引了大量觀眾圍觀。

XPO，一躍成為行業熱門話題，也成為資本市場的關注焦點。

那么，到底什么是XPO？它和CPO/NPO有什么區別，又會帶來哪些優勢？

█什么是XPO

XPO的英文全稱，叫做eXtra-dense Pluggable Optics，超高密度可插拔光學。其實就是一種光模塊方案。

XPO光模塊外觀（正面及背面）注意，有8個MPO光接口

XPO擁有64條200Gbps PAM4高速電氣通道，單模塊帶寬達到12.8Tbps，是傳統1.6Tbps OSFP（八通道小型可插拔）光模塊的8倍。未來，采用400Gbps信號（已有明確的路徑圖），XPO的單模塊帶寬更可以達到25.6Tbps。

XPO ×1 = OSFP ×8

XPO的模塊尺寸是60.8mm×111.8mm×21.3mm，模塊寬度是OSFP的2.7倍。

帶寬×8，面板面積×2.7。換算一下，XPO的整個前面板帶寬密度，大約提升了4倍。

OSFP模塊，開放機架1U的空間，最多塞入32個模塊，達到51.2Tbps交換容量。

而XPO模塊，開放機架1U的空間，能塞入16個模塊，但交換容量卻能達到204.8Tbps，是OSFP的4倍。

這更意味著，客戶在構建大型智算中心時，交換機機柜的數量縮減75%。這將大量減少機房占地面積，降低場地租金以及基礎設施建設成本（包括配電、管道和安裝費用）。

例如，一個400MW的十萬卡級智算中心（128000塊GPU），如果使用OSFP模塊，需要約1408個交換機機架。而使用XPO模塊，只需要352個機架。

高密度的交換端口，也有利于構建層級更少的組網（Scale Out，橫向擴展），減少數據傳輸跳數，并降低延遲。

█XPO的架構特點

那么，XPO為什么能實現這么高的集成密度呢？

答案就在XPO的結構設計上。

• 液冷散熱

Arista公司將XPO的架構稱之為“Belly-to-Belly（肚皮對肚皮）”。

XPO沒有采用傳統的單PCB布局，而是設計了兩塊獨立的32通道PCB板（槳板），中間夾著一塊液冷冷板，有點像“奧利奧餅干”。

PCB上的高功率發熱元件，例如發射線路、激光驅動器、DSP數字信號處理器，安裝在面向冷板的內側（熱面）。低功率元件，例如接收線路和控制邏輯，安裝在外側（冷面）。

液冷冷板，通過直接接觸的方式，為上下兩塊PCB提供散熱。

根據數據顯示，XPO的液冷冷板可以扛住超過400W的模塊功耗。如果使用40-45°C溫水液冷，XPO可以實現比氣冷方案低20-25°C的降溫效果。

同時，冷卻液的溫度變化平緩，大幅降低了熱應力。兩大因素共同作用，能夠顯著降低元件的故障率。

XPO模塊尾部的兩根金屬棒，是盲插快速斷開連接器，用于冷卻液的進和出：

連接器具有500次插拔循環設計壽命，而且防漏。它可以直接與主機系統的冷卻歧管整合，讓模塊插拔非常輕松。

連接器的流量也支持動態調節，0.25~0.7升/分鐘，根據模塊功耗自動適配。

采用液冷，也需要關注利用率。

通常來說，當機架的功率密度超過120kW時，采用液冷是更加劃算的。如果采用OSFP，交換機架的功率密度大概只有32kW，液冷利用率不足。如果采用XPO，功率密度約為128kW，可以充分利用液冷的冷卻能力，攤薄液冷、供電等基礎設施的資本投入。

• 釋放拉片

XPO模組上有一個非常醒目的扳手：

這是機械彈射架構的釋放拉片。XPO的高速電氣觸點很多，插拔需要很大的力量。

基于這個釋放拉片設計，可以提供1:11的機械杠桿作用，使操作人員能夠在不使用專用工具的情況下插拔XPO模塊，同時確保數百個信號引腳的可靠電氣接觸。

• 大電壓小電流

在電流方面，XPO也有改進。

傳統可插拔光模塊使用3.3V DC直流輸入。對于高功率光模塊來說，電流會很高（功率=電壓×電流）。例如，一個400W的光模塊，在3.3V電壓下，電流會超過120A。

這就需要物理上很大的電源連接器和厚重的銅走線，存在很多限制。

XPO直接從機架母線引入46-53V（標稱48-50V）DC直流輸入，然后在光模塊的槳板上做48V轉3.3V的轉換。相同的400W光模塊，所需的電流降低到不到10A。

這樣一來，電流需求大幅降低，電源連接器可以做得更小，主板上那些笨重的、按最壞情況配置的穩壓器也不需要了。

將電壓轉換功能從主板遷移至XPO模塊內部，可以大幅減少主板所需的組件數量，進而提升交換機系統的整體可靠性（電壓調節器如果發生故障，僅影響單個模塊，不會中斷整個交換機）。

• 干凈線性通道

XPO架構在設計的時候，非常注重消除信號串擾。

它把發射和接收信號嚴格分離到槳板的兩側，實現所謂的“干凈線性通道”，最小化串擾，并最大化信號完整性。

高速信號和電源/控制信號（I2C/I3C、復位、中斷等）完全物理隔離。低速信號全都走獨立的專用卡邊連接器，防止電源噪聲影響高速數據通道。

• 生態復用

XPO模塊在生態上也有優勢。它可以直接沿用現有硅光和光學元件，無需重新開發芯片，有利于快速產業化。

XPO的轉接卡面積很大，設計空間很充裕。它可以支持當前已存在或正在開發中的任何光模塊方案，包括1600G-DR、FR、LR、SR、ZR、ZR+、Coherent-Lite等等。

█XPO的技術挑戰

XPO優點很多，但也有缺點。

一方面，XPO的功耗太高。為了達到12.8T的速率，XPO的功耗飆升到了400W左右。作為對比，目前主流的1.6T模塊功耗約25W，按比例算，XPO的總功耗是16倍，單位功耗是2倍（帶寬是8倍）。CPO的話，功耗能下降70%。

另一方面，XPO依賴原生集成液冷系統。這對部署條件提出了要求，也帶來了設計、可靠性和成本方面的挑戰。

第三，相比NPO和CPO，XPO 將光引擎放在了PCB板邊，離交換芯片更遠， 電氣路徑更長， 信號損耗更大。為了維持信號質量，SerDes（串行器/解串器）功耗也會增加。

第四，XPO對PCB主板材料要求更高。為了驅動長距離的高速信號，XPO必須使用超低損耗的PCB材料。這會增加制造成本。PCB面積增加，也需要考慮強度和剛度問題。PCB上金手指區域觸點很多很密集，需要考慮精度控制、橫向翹曲、材料膨脹系數等問題。

█如何看待XPO

總的來說，XPO的核心優勢，就是在可插拔的基礎上，實現了超高密度、超大帶寬。

它憑借架構上的巧妙設計，很好地解決了散熱和可靠性問題。在產業生態和工程化方面，也有一定的優勢。

一直以來，業界都普遍認為，只有CPO（光引擎和交換芯片封裝在一起，不可插拔）這種高度整合的方案，才能實現“帶寬提升+功耗可控”。

來源：中金研究院

但云廠商運維團隊對于CPO并不買賬。他們認為，CPO不能靈活替換光模塊，如果壞了，就要整個主板換掉，不僅費事，也費錢。

XPO，其實就是妥協的產物。通過一些設計改進，勉強可以滿足“帶寬提升+可插拔”的需求，代價就是功耗更大。

事實證明，這種妥協還是很受行業歡迎的。

Arista能夠在短時間內就拉來了45家企業（包括光學模塊制造商、硅芯片供應商、連接器廠商、系統集成商、云服務提供商） ，共同組建XPO MSA（多源協議組織），就說明了大家都認可這個方案。

部分XPO MSA聯盟成員

XPO走技術開放路線，也是正確的選擇，非常容易形成生態，加速技術的成熟和規模化普及，也不用擔心技術被某一家企業所壟斷。

傳統的可插拔光模塊，到了800G和1.6T級別，已經是極致了。到3.2T級別，理論上還是要依賴于CPO。但CPO這種共封裝，對工藝要求更高，量產難度大，良品率低，成本更高。

從短期來看，采用XPO或NPO進行過渡，是一個非常不錯的選擇。XPO采用可插拔架構，可以幫助云廠商迅速提升數據中心的單端口帶寬，還能節約不少成本。

目前，業界普遍認為，CPO是長期的必然趨勢，但XPO/NPO是中期的現實妥協。至于XPO到底能不能被市場所接受，究竟有多久的生命周期，仍有待進一步觀察。

參考文獻：

1、 《XPO：重新定義AI網絡的可插拔光模塊》白皮書，Arista；

2、《 XPO橫空出世，12.8Tbps液冷光模塊來了！》，云深知網絡；

3、《 Arista XPO白皮書解析》，傅里葉的貓；

4、各企業官網、OFC官網。

來源：鮮棗課堂

編輯：檸七

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