NPO 与 CPO：光走进封装之后，测试多了哪三件事

NPO 与 CPO：光走进封装之后，测试多了哪三件事

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一、问题的起点：光为什么必须靠近芯片

先说结论：不是光需要芯片，而是芯片的速率已经跑不动铜了。

在传统的数据中心里，交换机和服务器之间的连接主要靠可插拔光模块。光模块插在设备前面板，交换 ASIC 发出的高速电信号，要先沿着 PCB 走线跑十几厘米，经过连接器、金手指，才进入光模块完成电光转换。

这套模式在低速时代没问题。但 AI 集群把条件全改了：

链路数量剧增。GPU 数量上来以后，一套 AI 系统需要的光链路可能是传统数据中心的十倍甚至更多。

单通道速率持续爬坡。从53 Gbps 到106 Gbps，再向212 Gbps 演进。

铜的边界不断后退。速率越高，同样长度 PCB 走线的损耗越大。10~15 cm 的电走线，链路损耗可以到约22 dB。

为了补偿这段损耗，模块里必须放一颗高功耗的 DSP 或 Retimer 芯片——而它本身又带来功耗、成本和热量。于是形成了"越高速越耗电"的循环。

行业的解法只有一句话：把电光转换的位置，尽量往 ASIC 身边搬。这就是 NPO 与 CPO 的共同出发点。

二、三条路线：可插拔、NPO、CPO

图 1　光互联演进路线。三种架构的本质差别，是光引擎与 ASIC 之间的电通道有多长。

把三条路线并排看，差别非常直观：

可插拔光模块——光引擎在设备前面板，电通道10~15 cm，需要 DSP 补偿。优点是成熟、可热插拔维护；缺点是功耗和面板空间都到了极限。

NPO（Near-Package Optics，近封装光学）——把光引擎从前面板挪到 ASIC 旁边，装在同一块 PCB 主板上。电通道从十几厘米缩短到厘米级，损耗大幅下降。关键点是：光引擎仍然是独立单元，可以单独拆卸更换，制造工艺也贴近现有光模块技术，不依赖尖端芯片共封装能力。它是一条工程上很容易走通的路。

CPO（Co-Packaged Optics，共封装光学）——进一步把光引擎与 ASIC 通过 2.5D/3D 先进封装集成在同一基板或中介层上，电通道压缩到毫米级，几乎消除 PCB 走线损耗，可以省去或简化高功耗 DSP。功耗相比传统方案可降低30%~65%，带宽密度提升约一个数量级。它是业界公认的终极形态，但门槛也最高。

图 2　三条路线在功耗、密度、可维护性、成本与成熟度上的权衡。没有全能方案。

按目前产业节奏：可插拔仍是主力，NPO 已进入快速增长期，CPO 正在批量导入。两者并非替代关系，而是匹配不同场景、并在相当长时间内共存。

三、架构一变，测试多了三件事

对做测试的人来说，NPO/CPO 带来的不是"指标更高了"这么简单，而是测试对象的结构发生了三个根本变化。

1. 光不再来自模块内部

在 CPO 架构下，激光器被移出封装体，做成机箱内可插拔的外置光源模块（ELSFP）。这样做的原因很实在：激光器是光系统里故障率最高的器件之一，而且对温度敏感；把它和几百瓦的 ASIC 封在一起，既难散热，坏了又要整块板报废。

光源外置之后，单通道输出功率从常规的几十毫瓦，提升到100 mW（+20 dBm）乃至400 mW（+26 dBm）量级——因为这一路光要被分光器分成多路，送给多个光引擎，中间还有调制器、波导、耦合带来的若干 dB 插入损耗。

2. 通道数量成倍增加

一个符合 OIF 定义的3.2 Tbps 光引擎，可能需要测试32 条通道；而传统可插拔模块通常只有4~8 条。逐个测太慢，测试方案必须转向多通道并行。

3. 共封装之后不可返修

光引擎与 ASIC 一旦键合就是永久的。如果封装完成后才发现某颗光芯片有潜在缺陷，整块昂贵的组件报废。因此良品筛选（Known Good Die）与封装前烧机，从"可选项"变成了决定成本的关键环节——测试必须逐级前移，在晶圆级和芯片级就把不良品筛掉。

四、测试链路全景：七个环节

图 3　从晶圆到模块的七个测试环节。每一级的目标都是给出"确定的良品"。

把上面三点落到具体工序，NPO/CPO 的测试链大致是七级：

其中，第 3 和第 4 两个环节是 NPO/CPO 相对传统方案新增或显著加重的部分：外置光源的噪声表征，以及224G PAM4 时代的误码与时钟恢复测试。

五、对应的测试方案

架构路径明确了，剩下的问题是：这些环节用什么设备做？

图 4　七个测试环节与讯速信远科技产品的对应关系。

5.1　外置光源（ELSFP）测试——最直接的变化

光源从模块内部搬到外部，最直接的结果就是：激光器的噪声指标从"模块内部参数"变成了"独立测试项目"。这也是讯速信远科技在 IFOC2026 与 CIOE2026 上重点展出的方向。

图 5　GP-LWM100 激光噪声分析仪：无需频谱仪，本征线宽 <1 Hz，频率噪声带宽 260 MHz，波长适配 610~2000 nm。

本征线宽 <1 Hz（FWHM）            频率噪声带宽260 MHz            波段610~2000 nm

线宽 / 相位噪声 双分析                 可选配 RIN 噪声测量

它的价值点在于测试方法的替代：传统测窄线宽要依赖昂贵的频谱仪与外差法系统。GP-LWM100 用自研算法直接给出线宽与频率噪声曲线，把设备成本和测试节拍都压了下来，同时支持计算本征线宽与积分线宽。

图 6　GP-LWM100 整机。前面板提供线宽输入与相位噪声输入两个 FC/PC 光口。

与它配套的是 GP-RT100 高频 RIN 测试仪——直接对应"外置光源 RIN 要单独表征"这一新增需求。

图 7　GP-RT100 高频 RIN 测试仪：67 GHz 分析带宽、-170 dB/Hz 超低底噪，覆盖 400G / 800G / 1.6T / 3.2T 全速率。

分析带宽67 GHz       底噪 -170 dB/Hz       速率覆盖400G ~3.2T       适配 单模 / 多模 / 不同波长

对 CPO 场景，-170 dB/Hz 的底噪量级是关键：外置光源本身要求 RIN 低于  -145 dB/Hz 才能保证高信噪比接收，测试设备的底噪必须显著低于被测对象，否则测的其实是仪器自己。

图 8　GP-RT100 整机与 RIN 测试曲线。支持 400G/800G/1.6T/3.2T 速率的光模块、CPO/NPO/ELSFP 外置光源、硅光光源与激光器的研发验证与量产质检。

这一环节还可搭配 相对强度噪声（RIN）测试仪、光谱仪与快速波长计，构成完整的光源表征组合。

5.2　电接口与误码测试

CPO 与 NPO 的电口速率直接跳到了106.25 / 112 GBaud PAM4，并向224G PAM4 演进。误码分析仪是这一环节的主力设备。

图 9　28GBd / 56GBd PAM4 误码分析仪（图中为 PBT8812B）。差分 / 单端 PAM4 与 NRZ 输出，8 通道并行收发。

图 10　误码分析仪关键指标（PBT8856 / PBT8812B）：符号速率覆盖 20.625~30 Gbaud 与 24.33~57.8 Gbaud，随机抖动 <350 fs RMS，内置时钟恢复。

面向更高代际，讯速信远的误码测试产品还包括：

1.6T 台式误码分析仪——面向1.6T 光模块与光引擎的研发验证；

25G /10G 突发误码分析仪——面向 PON 等突发模式场景。

更多型号请联系讯速信远

5.3　时钟恢复

误码测试要"对得上时钟"，才能把眼图和误码率测准。CPO 的高速链路对时钟恢复的速率、抖动和分频灵活性要求更高。

图 11　1.6T 时钟恢复仪（CR3302）。支持 25~120 GBaud 常用速率，NRZ 与 PAM4 双模。

图 12　时钟恢复仪关键指标：接收灵敏度 -8 dBm @106.25 GBaud PAM4/1310 nm，恢复时钟随机抖动 ≤200 fs（典型值），环路滤波带宽 100k~4 MHz。

≤200 fs 的恢复时钟抖动是有意义的：当被测链路的随机抖动本身只有几百飞秒量级时，测试设备引入的抖动必须小一个量级，测量结果才可信。

5.4　光口与眼图

电口测完还要测光口。光眼图、TDECQ 是判断光发射机性能的直接指标。

图 13　1.6T 采样示波器（DCA 系列）。光口带宽 65 GHz，覆盖 106.25/112 GBaud 与 53.125/56 GBaud PAM4。

图 14　采样示波器关键指标：14 Bit ADC 分辨率，TDECQ 测量一致性 ±0.5 dB（PAM4），消光比一致性 ±0.3 dB，输入回波损耗 >30 dB@1310 nm。

针对800G 光模块，配套的是800G 光眼图测试方案——采用极简硬件架构，依托800G DR8 光模块完成全场景测试链路搭建，硬件精简、部署便捷。

5.5　模块与系统级测试

图 15　三温 800G 误码仪。在高低温环境下验证 800G 模块的误码性能，是在研发与量产之间常用的一致性保障手段。

系统级还包含一项容易被忽略但影响很大的质检环节——光纤端面检测。讯速信远的自动光纤端面检测仪可自动完成居中校准、精准对焦、高清拍照与智能瑕疵判定，一键输出标准化结果，同时适配实验室研发检测与工厂产线批量质检。

5.6　晶圆级、COC 级与可靠性

回到文章第三节提到的"测试逐级前移"。NPO/CPO 的良品筛选，必须从晶圆开始。

图 16　半自动 / 自动探针台。硅光晶圆测试需要光电同时下针，对探针台的对准精度与自动化程度要求极高。

讯速信远在晶圆与芯片测试段的设备包括：自动硅光晶圆测试机、研发级硅光晶圆测试机、半自动/自动探针台、手动探针台，以及配套的高频探针、高速测试版、多芯射频测试模组。

图 17　COC 测试机。芯片贴装到载体后（Chip-on-Carrier）进行光电特性验证，是封装前筛除不良品的关键一站。

图 18　COC 老化系统。通过高温、加偏置的加速应力，把早期失效器件提前暴露出来——这正对应 CPO 架构下"封装后不可返修"所要求的封装前烧机。

为什么这一环在 CPO 时代格外重要

传统可插拔模块坏了，拔下来换一颗即可。而 CPO 的光引擎与 ASIC 永久键合，一次潜在的早期失效就意味着整块组件报废。所以行业对 CPO 光源提出了约50 FIT 量级的寿命目标，远严于可插拔模块的典型水平。

要达成这个目标，只能靠两头：一是光源本身的质量，二是在封装之前把不良品筛干净。这正是晶圆测试、COC 测试与老化系统存在的意义。

六、小结

把整条逻辑压缩成四句话：

NPO 与 CPO 解决的是同一个问题——缩短 ASIC 到光引擎的电通道。NPO 把距离缩到厘米级，CPO 缩到毫米级。

NPO 是工程上更容易落地的过渡方案，保留可更换性与现有工艺；CPO 是性能上限最高、但封装与良率门槛也最高的终极形态。

架构变化带来三个测试新命题：外置光源的噪声表征、多通道并行测试、以及封装前良品筛选。

对应的测试能力已经可以完整覆盖——从晶圆级的光电探针测试，到外置光源的线宽与 RIN 表征，再到112 GBaud PAM4 的误码与时钟恢复，直至模块级三温验证与老化筛选。

光通信的下一代竞争，表面上看是架构之争，实质上是验证能力之争。谁的测试环节更完整、更精确、更高效，谁就能更早把路线从图纸变成可量产的产品。

本文技术内容整理自讯速信远科技公开技术资料，频率、带宽、抖动、底噪等指标描述均以厂商最新规格书为准；不同配置与选件下指标存在差异，采购与验收请以正式规格书为准。

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