LPO，英文全称叫Linear-drive Pluggable Optics，即线性驱动可插拔光模块。

从名字可以看出，它是一种光模块封装技术。

所谓“可插拔（Pluggable）”，我们平时看到的光模块，都是可插拔的。

如下图所示，交换机上有光模块的端口，把对应的光模块插进去，就能插光纤了。如果坏了，也可以换。

LPO强调“可插拔”，是为了和CPO方案相区分。CPO方案里，光模块是不可以插拔的。光模块（光引擎）被移动到了距离交换芯片更近的位置，直接“绑”在一起了。

那么，LPO和传统光模块的关键区别，就在于线性驱动（Linear-drive）了。

所谓“线性驱动”，是指LPO采用了线性直驱技术，光模块中取消了DSP（数字信号处理）/CDR（时钟数据恢复）芯片。

问题来了——什么是线性直驱呢？DSP发挥什么作用？为什么可以被取消？取消之后，会带来什么影响？

这里，我们还是先从光模块的基本架构开始讲起。

在之前介绍相干光技术的时候，小枣君提到过，光模块传输，就是电信号变成光信号，光信号又变成电信号的过程。

在发送端，信号经过数模转换（DAC），从数字信号变成模拟信号。在接收端，模拟信号经过模数转换（ADC），又变成数字信号。

一顿操作下来，得到的数字信号就有点乱，有点失真。这时候，需要DSP，对数字信号进行“修复”。

DSP就是一个跑算法的芯片。它拥有数字时钟恢复功能、色散补偿功能（去除噪声、非线性干扰等因素影响），可以对抗和补偿失真，降低失真对系统误码率的影响。

DSP的各种补偿和估算

DSP各模块的作用

（注意：DSP这个东西，也不是所有的传统光模块都有。但是，在高速光模块中，对信号要求高，所以基本需要DSP。）

除了DSP之外，光模块中主要的电芯片还包括激光驱动器（LDD）、跨阻放大器（TIA）、限幅放大器（LA）、时钟数据恢复芯片（CDR，Clock and Data Recovery）等。

CDR也是用于数据还原。它从接收到的信号中提取出数据序列，并且恢复出与数据序列相对应的时钟时序信号，从而还原接收到的具体信息。

DSP的功能很强大。但是，它的功耗和成本也很高。

例如，在400G光模块中，用到的7nm DSP，功耗约为4W，占到了整个模块功耗的50%左右。

光模块的功耗组成

从成本的角度来看，400G光模块中，DSP的BOM（Bill of Materials，物料清单）成本约占20-40%。

LPO方案，就是把光模块中的DSP/CDR芯片干掉，将相关功能集成到设备侧的交换芯片中。

光模块中，只留下具有高线性度的Driver（驱动芯片）和TIA（Trans-Impedance Amplifier，跨阻放大器），并分别集成CTLE（Continuous Time Linear Equalization，连续时间线性均衡）和EQ（Equalization，均衡）功能，用于对高速信号进行一定程度的补偿。

如下图所示：

LPO的优点

LPO的优点，归纳来说，就是：低功耗、低成本、低延时、易维护。

低功耗

没有了DSP，功耗肯定是下降了。

根据Macom的数据，具有DSP功能的800G多模光模块的功耗可超过13W，而利用MACOM PURE DRIVE技术的800G多模光模块功耗低于4W。

低成本

这个也不用说了。前面提到DSP的BOM成本约占20-40%，这个就没有了。

Driver和TIA集成了EQ，成本略有增加，但整体还是下降的。

有业界机构分析：800G光模块中，BOM成本约为600~700美金，DSP芯片的成本约为50~70美金。Driver和TIA里集成了EQ功能，成本会增加3~5美金。算下来，系统总成本可以下降大约8%，大约50~60美金。

值得一提的是，DSP也是博通、Inphi等少数厂商所掌握的技术。取消了DSP，从某种程度上来说，也减少了对少数厂商的依赖。

低时延

没有了DSP，减少了一个处理过程，数据的传输时延也随之下降。

这个优点，对于AI计算和超级计算场景尤为重要。

易维护

这是相对CPO方案来说的。

CPO方案中，如果系统中任何一个器件坏了，就要下电，把整个板子换掉，维护起来很不方便。

LPO的封装没有显著改变，支持热插拔，简化了光纤布线和设备维护，使用上更加方便。

LPO的当前挑战

通信距离短

去掉DSP，当然还是有代价的。TIA和Driver芯片并不能完全替代DSP，所以，会导致系统的误码率提升。误码率高了，传输距离自然就短了。

行业普遍认为，LPO只适用于特定的短距离应用场景。例如，数据中心机柜内服务器到交换机的连接，以及数据中心机柜间的连接等。

发展初级的LPO，连接距离从几米到几十米。未来，可能会拓展到500米以内。

标准化刚起步
目前，LPO的标准化还处于早期阶段，在互联互通上可能会存在一些挑战。
对于企业来说，如果采用LPO，那么，需要具备一定的技术能力，能够制定技术规格和方案，能够探索设备和模块的边界条件，能够进行大量的集成、互联互通测试。
换言之，LPO目前更适合较为封闭和供应商单一的系统。如果采用多供应商，自己又没有实力驾驭，那么，可能存在“问题较难界定，相互扯皮”的问题，还不如使用传统DSP方案。
此外，也有专家指出，LPO给系统侧的电通道设计带来了一定挑战。目前SerDes主流规格是112G，很快将升级到224G。专家们认为，LPO没办法跟上224G SerDes的要求。

LPO的产业化进展

LPO方案其实之前就有企业提出过，但是因为技术限制，没有做出什么成果。

今年的OFC大会上，LPO再次被提出，很快成为行业关注的焦点。

AWS、Meta、微软、谷歌等国际市场主要客户，都对LPO表示了兴趣。众多光通信巨头，也纷纷投入资源进行研发。

目前，中际旭创、新易盛、剑桥科技等公司，均推出了800G LPO解决方案。近期，应该已有企业实现了小规模出货。

LPO方案的关键，还是在于芯片。高线性度TIA&Driver的主要供应商，有Macom、Semtech、美信等。

根据预测，2024年，LPO将实现规模商业化。行业里比较乐观的机构认为，未来LPO能占据一半的市场份额。保守一些的机构则认为，CPO/LPO的份额将在2026年达到30%左右

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