Co{0}}csomagolt optika (CPO)egy olyan összekapcsolási architektúra, amely az optikai motort közvetlenül a kapcsoló ASIC vagy a processzor mellé helyezi, ahelyett, hogy a nagy sebességű{0}}elektromos jeleket a panelen keresztül az elülső{1}}panelre csatlakoztatható modulokhoz irányítaná. A mesterséges intelligencia adatközpontjainál a CPO azért számít, mert megtámadja azt a három korlátot, amelyet a hagyományos optika nagy sebességnél először sújt: a bitenkénti teljesítményt, a sávszélesség sűrűségét és az elektromos jel integritását. Ez nem egy új modulforma. Ez egy rendszerszintű változás az elektromos és optikai funkciók kapcsolóba való integrálásának módjában.
A váltás már nem elméleti. A GTC 2025 kiállításon az NVIDIA bemutatta Quantum-X és Spectrum-X fotonikus kapcsolóit a csomagba integrált szilícium-fotonikai motorokkal, ésAz OFC 2025 gyártók széles köre ASIC-csomagokba ágyazott optikai motorokat mutatott be. A legtöbb csapat számára már nem az a kérdés, hogy valódi-e a CPO, hanem az, hogy hol és mikor illik.
Mi az a Co{0}}csomagolt optika?
A Co-Packaged Optics az optikai motort -, amelyet néha fotonikus chipletnek is neveznek -, az előlapról a kapcsoló hordozójára, közel az ASIC-hez. A cél az, hogy lerövidítsék az elektromos utat a chip és az a pont között, ahol a jelek fénnyé alakulnak.
A hagyományos dugaszolható architektúrában az ASIC kapcsoló nagy sebességű{0}} elektromos jeleket továbbít centiméteres PCB nyomvonalon keresztül az előlapra szerelt adó-vevőkhöz. Ez a modell kiforrott, rugalmas és könnyen szervizelhető. De ahogy a sávonkénti sebesség eléri a 200 G-t és azt meghaladóan, ezek az elektromos utak a rendszer teljes teljesítményének egyre nagyobb részét fogyasztják, és egyre nehezebb tisztán megtervezni.
A CPO megváltoztatja a geometriát. A jel elektromosan csak néhány millimétert halad meg, mielőtt optikaivá alakul, nem pedig 15-30 cm-t egy táblán. A gyakorlati hatás egy mondatban: az optikai I/O elég közel mozog a chiphez, hogy egy kapcsoló sokkal nagyobb sávszélességet tudjon tolni sokkal kisebb elektromos igénybevétel mellett.
A CPO ugyanaz, mint a szilícium fotonika?
Nem, és a megkülönböztetés számít. A szilícium fotonika egy gyártási platform, amelyet fotonikus integrált áramkörök építésére használnak. A CPO egy olyan rendszerarchitektúra, amelyhasznála szilícium fotonika, mint az egyik lehetséges technológia. Az NVIDIA fotonikus motorjai például a TSMC COUPE eljárására épülnek, amely egy elektronikus szerszámot helyez a fotonikus szerszám tetejére - A szilícium fotonika az építőelem, a CPO pedig az, hogy hogyan kerül össze a kapcsolóba.
Miért tolják az AI adatközpontok közelebb az optikát a chiphez?
Az AI-fürtök intenzív kelet-{0}}nyugati forgalmat generálnak a GPU-k, a gyorsítók, a tárhely és a kapcsolók között. A képzési és következtetési munkaterhelések hatalmas mennyiségű adatot mozgatnak meg szigorú késleltetési és konzisztenciakövetelmények mellett, és a hálózati ütemterv túlszárnyalja azt, amit az előlapi{2}}optika kényelmesen tud nyújtani.
Három nyomás hajtja a váltást, és ezek egymásra hatnak.
A sávszélesség gyorsabban skálázódik, mint az elektromos elérhetőség.A hálózatok 400G-ról 800G-ra költöznek, ésAz 1.6T optikai modulok korai kereskedelmi bevezetése 2025 és 2026 között várható. Mivel a switch ASIC sávszélessége nagyjából megduplázódik 18-24 havonta, miközben a réz használható elektromos hatótávolsága magasabb SerDes-sebességgel zsugorodik, az előlapra csatlakoztatható modell valahol a 102,4 Tb/s-os kapcsológeneráció környékén falba fut.
A bitenkénti teljesítmény mostantól egy létesítményszintű-szint.Ez az a mérőszám, amely valójában mozgatja a beszerzési döntéseket. A hagyományos 800G-os csatlakoztatható modul nagyjából 15-20 picojoule-t futtat bitenként; A CPO-megvalósítások 5 pJ/bit körül céloznak meg, hiteles elérési út ez alatt. Független bemutatók ezt támasztják alá -Az Intel optikai I/O chipletje körülbelül 5 pJ/bit, szemben a csatlakoztatható modulok nagyjából 15 pJ/bittel. Egy nagy oktatási klaszter portjainak százezrei között portonként 10-15 watt megtakarítás az épület szintjén megawattot tesz ki. Mivel egyetlen csúcskategóriás-rack több száz kilowatt fogyasztására is alkalmas, minden, a hálózatra el nem költött watt számításra alkalmas watt.
Az elülső-panel sűrűsége kemény mennyezet.A nagyobb sávszélesség több portot, több kábelezést, több hőt és nehezebb légáramlást jelent. Csak ennyi előlap van, és a dugaszolható ketrecek versenyeznek érte. Az átalakítás az aljzatra történő mozgatása megszünteti ezt a geometriai határt.
Ez az oka annak, hogy a CPO leginkább a nagy mesterségesintelligencia-, HPC-, felhő- és hiperskálás környezetekben releváns - azon helyeken, ahol ez a három terhelés először érkezik. Nem úgy tervezték, hogy minden adatközpontban minden modult lecseréljen.
CPO építészet egy pillantásra
Segít a CPO-t építőelemek halmazának tekinteni, nem pedig egyetlen dolognak. Mindegyik áthelyez egy problémát valami új helyre.
| Építőelem | Mit csinál | Miért számít ez a CPO-ban? |
|---|---|---|
| Kapcsoljon ASIC-et | Átkapcsolja a forgalmat; a nagy sebességű{0}}I/O sávoknak ad otthont | A kapacitás növekedésével a sávok száma és a sávsebesség is emelkedik, ami megterheli az elektromos hatótávolságot |
| Optikai motor (fotonikus chiplet) | Az elektromosságot optikaivá és visszafelé alakítja át | Az ASIC hordozón vagy mellett ül, milliméterekre összecsukva az elektromos utat |
| Külső lézerforrás | Biztosítja a motor által modulált fényt | A megbízhatóság érdekében a csomag legforróbb részét eltávolították; gyakran a mező-cserélhető a leginkább meghibásodó-összetevő kezelésére |
| Fiber{0}}–-forgács csatolás | A száltömböket és a csatlakozókat a motorhoz igazítja | A dobozon belüli--a szálvezetés és az igazítási tűrés az elsőrendű-tervezési szempont |
| Irányítás és felügyelet | Diagnosztika, hibaelhárítás, termikus telemetria | Sokkal kritikusabb, mint a dugaszolható, mivel a motor integrált, nem pedig cserélhető |
A lézerstratégiánál érdemes elidőzni, mert a szállítók itt oldják meg csendben a szervizelhetőségi problémát. Mivel a lézer az optikai kapcsolat legmeghibásodóbb-része, sok kivitelben csatlakoztatható külső lézert használnak. Az NVIDIA fotonikus kapcsolói például nyolc 1,6 Tb/s-os motort táplálnak egyetlen cserélhető lézermodulból, ami egyben csökkenti a sávszélesség egységenként szükséges lézerek számát. Működési szempontból a lézerhalál fő mutatója a lézer előfeszítő áramának folyamatos emelkedése, miközben az optikai kimenet lapos marad - telemetria, amelyet a megfigyelőrendszereknek kell figyelniük, nem pedig a vételi teljesítményre hagyatkozni.
Mi változik pontosan, ha az optika közelebb kerül az ASIC-hez?
A legtöbb áttekintés homályosan hagyja a „Mi változik a CPO-ban”. Konkrétan öt dolgot változtat meg egyszerre, és a CPO-t értékelő csapatnak mindegyiket külön kell megindokolnia, nem pedig egyetlen kereskedésként.
Kapcsoló kialakítás.Az optika már nem cserélhető modul a kezelői készletekben, és az OEM-tervek része lesz. A hosszú NYÁK-nyomok jeleit kondicionáló DSP-retimer gyakran teljesen kiküszöbölhető, és ebből származik az energiamegtakarítás nagy része.
Hőgazdálkodás.Az optikai motor most egy nagy{0}}teljesítményű ASIC mellett található. A lézerek, modulátorok és különösen a gyűrűrezonátorok hőmérséklet--érzékenyek a - gyűrű-alapú kialakításokhoz állandó kis-fűtőszabályozásra van szükség a fotonikus IC hőmérsékleten tartásához. A kapcsoló belsejében lévő termikus zónák tervezési problémává válnak, nem pedig utólagos gondolatok.
Rostkezelés.A hordozón végbemenő átalakítás azt jelenti, hogy a szálat el kell vezetni, rögzíteni és igazítani kellbelsőa dobozt. A csatlakozó megbízhatósága, a hajlítási teljesítmény és az igazítási tűrés a „kábelezési gondról” a „rendszer hozamproblémáira” változik.
Karbantartás.A technikus másodpercek alatt kihúzhatja és kicserélheti az elülső{0}}adó-vevőt. A közösen csomagolt motort nem lehet így kicserélni. A kímélés, javítás, hibaleválasztás és az operátorok „robbanási sugárnak” nevezett - mennyivel csökken, ha egy elem meghibásodik -, minden megváltozik.
Beszerzés és életciklus.A dugaszolható eszközök befolyást biztosítanak a kezelőknek: több együttműködő szállító, egyszerű tartalékok, fokozatos frissítések. Az integráltabb optikai rendszer leszűkíti ezt a mezőt, és az optikát a kapcsoló életciklusához köti. Ez valós költség, aminek semmi köze az optikai teljesítményhez.
Az őszinte összefoglalás az, hogy a CPO nem egyszerűen csökkenti a teljesítményt. A komplexitást - kimozdítja az elektromos útból, és a csomagolás, a termikus tervezés, a terméshozam és a szántóföldi műveletek területére helyezi.
CPO vs dugaszolható optika vs LPO: melyiket válassza?
A CPO-t általában két alternatívához viszonyítják: a hagyományos dugaszolható optikához és a lineáris csatlakoztatható optikához (LPO). Összefüggenek, de különböző problémákat oldanak meg, és sok csapat számára a reális, közel -távú választás a csatlakoztatható és az LPO között van, a következő platformgeneráció CPO-jával pedig nyomon követhető.
| Építészet | Ahol az optika ül | Fő előnye | Fő korlátozás | Legjobb illeszkedés |
|---|---|---|---|---|
| Csatlakoztatható optika | Elülső-panelmodul ketrece | Felnőtt, több-szállító, gyors-cserélhető, szabványos-alapú | Nagyobb bitenkénti teljesítmény (~15–20 pJ/bit 800 G-nál) és elektromos -elérési korlátok nagy sebességnél | Széles körű adatközponti, vállalati és telekommunikációs telepítések |
| LPO | Az elülső-panelre csatlakoztatható forma, egyszerűsített jelút | Eltávolítja a fedélzeti DSP-t; jellemzően 30–50%-kal alacsonyabb teljesítmény, mint a DSP-alapú dugaszolhatóak, így a csatlakoztatható működési modell megmarad | Szigorúbb rendszer-szintű jel-integritás-ellenőrzést igényel; rövidebb hatótávolság | Rövid-hatótávolságú, hatékony- AI linkek |
| CPO | Optikai motor a kapcsoló ASIC hordozóján | A legnagyobb sávszélesség-sűrűség és a legkisebb bitenkénti teljesítmény (~5 pJ/bit cél); eltávolítja az elülső-panelsűrűségű mennyezetet | Nehezebb szervizelhetőség, csomagolás, termikus tervezés és az ökoszisztéma érettsége | Nagy-léptékű AI/HPC váltás, különösen a{1}}nagyobb szöveteknél |
Gyakorlati döntési keret:
- Válasszon csatlakoztatható optikátamikor a működési rugalmasság, a több -szállító kímélése és a gyors mezőcsere számít a legfontosabbnak - ami még mindig a legtöbb hálózat.
- Vegye figyelembe az LPO-tamikor kisebb teljesítményre és késleltetésre van szüksége rövid távon, de szeretné megtartani az ismerős, csatlakoztatható modellt. Az LPO az alacsonyabb-kockázatú híd, és kiemelkedő szószólói vannak - az OFC 2025-ön, az Arista társalapítója, Andy Bechtolsheim folytattaérveljenek az LPO mellett, mint a jobb közeli -távú alternatíva mellett.
- Kövesse nyomon a CPO-tamikor a sávszélesség-sűrűség, a bitenkénti teljesítmény és a hosszú távú, 800 G-ot meghaladó skálázás meghaladja a modul-szintű szervizelhetőséget -, és különösen az AI-fürtökben lévő-szövetek méretezhetősége esetén.
A keretezés, amely leginkább segít: a CPO nem modulvásárlási döntés, hanem váltási-rendszerarchitektúra. Kezelje így, és a zavarok nagy része eloszlik.
A Co{0}}csomagolt optika előnyei az AI-hálózatokhoz
A fő előny a méretarányos energiahatékonyság. A Broadcom nagyjából 30%-os energiamegtakarítást és 40%-kal alacsonyabb bitenkénti optikai költséget állít a CPO platformon, valamint a sávszélesség-sűrűséget 1 Tbps/milliméter nagyságrendű. Az energia-per-bitenkénti rés - körülbelül 15 pJ/bit a dugaszolható eszközöknél, szemben a CPO 5 pJ/bit célértékével - az, ami egy nagy klaszterben létesítményi-szintű megawatttá válik.
A sávszélesség-sűrűség a második előny, és ez inkább strukturális, mint növekményes. Az előlap megszökésével a CPO eltávolítja az elülső{1}}panel mennyezetét, amely korlátozza a csatlakoztatható kialakítást, ha a kapcsoló kapacitása eléri a nagyjából 102,4 Tbps-t. A késleltetés is javulhat ott, ahol a jelút leegyszerűsödik, bár a késleltetést mindig a teljes rendszer szintjén kell megítélni, nem csak az optikai motornál.
A megbízhatósági adatok is kezdenek érkezni, ami számít egy régóta "ígéretes" technológiánál. 2025 októberében a Broadcom arról számolt be, hogy a Meta egymillió link-órán keresztül tesztelte CPO-megoldását egyetlen linkfül nélkül a magas hőmérsékletű-laboratóriumi jellemzés során, - amilyen bizonyítékra van szükségük az operátoroknak, mielőtt megbíznának a nem-szervizelhető optikában a termelésben.
A CPO kihívásai és a telepítési akadályok
A kihívások valósak, és többnyire nem optikaiak. Ezek csomagolási, termikus, működési és ökoszisztéma problémák.
Hőgazdálkodása legnehezebb. A motor egy forró ASIC mellett helyezkedik el, és különösen a gyűrűrezonátoroknak van szükségük aktív fűtésre, hogy a -- hullámhosszon maradjanak, így a kialakításnak kezelnie kell a motor által termelt és a hőtől függ. A hőmérséklet-ingadozás közvetlenül veszélyezteti a hosszú távú -megbízhatóságot.
Csomagolás és hozamjöjjön a következő. Az elektronikus és fotonikus szerszámok együttes integrálása fejlett csomagolást, szoros igazítást és vizsgálati módszereket igényel, amelyek még kiforrottak. Hozam és gyárthatóság, nem nyers optikai teljesítmény, gyakran kaputérfogat gyártás.
Szervizelhetőség és robbanási sugárváltoztassa meg a működési modellt. A csatlakoztatható lézerforrások enyhítik a legrosszabb esetet, de a kezelők továbbra is elveszítik az egyszerű "húzd és cseréld" munkafolyamatot és a több cserélhető gyártó kényelmét.
Az ökoszisztéma felkészültségeköti össze. A CPO a kapcsolók-szilícium-szállítói, az optikai-motor-beszállítók, a lézergyártók, az üvegszálas-kapcsolati szolgáltatók, a csomagolási partnerek és a felhőszolgáltatók közötti koordináción múlik, az olyan szervezetek specifikációihoz igazítva, mint aOptikai internetes munkafórum (OIF)és IEEE. Ez a koordináció formálódik, de még nem fejeződött be.
A piaci konszenzus ezt tükrözi. Még az elemzők is nagy érdeklődést mutatnak a technológiával kapcsolatban -A SemiAnalysis arra számít, hogy a közeljövőben nem lesz gyors átvételi görbe a CPO{0}}kilépésére a hiperskálázók körében, még akkor is, ha ugyanezek a szolgáltatók elkötelezik magukat a beszállítók mellett a{0}}növelés érdekében. A CPO ott növekszik először, ahol az előnyök egyértelműen indokolják a komplexitást: nagyon nagy mesterségesintelligencia-gyárak, nagyméretű szövetek és HPC-klaszterek.
Mikor érdemes a mesterséges intelligencia adatközpontjainak fontolóra venni a{0}}csomagolt optikát?
Fokozottan ügyeljen a CPO-ra, ha az ütemterv nagyon magas-radix switcheket, 800G vagy 1.6T linkeket, nagy GPU-fürtöket vagy szigorú teljesítmény-bitenkénti-célokat - tartalmaz, és különösen akkor, ha a jelenlegi tervezést már korlátozza a teljesítmény, a hűtés, a jel integritása vagy az előlap sűrűsége. Amikor a csatlakoztatható architektúrák méretezésének költségei és nehézségei folyamatosan emelkednek, a CPO kompromisszumai{7}}kedvezőnek tűnnek.
A CPO valószínűleg nem a megfelelő azonnali lépés, ha prioritásai a működési rugalmasság, a gyors csere, a széles beszállítói választék és a fokozatos frissítések. A legtöbb vállalati és általános célú-adatközpont számára ma is a kiforrott csatlakoztatható optika a legmegfelelőbb, az LPO pedig alacsonyabb{2}}teljesítményű lehetőség a rövid-elérésű, áram{4}}kapcsolatokhoz.
A CPO felváltja a csatlakoztatható optikát?
Nem a közeljövőben. A csatlakoztatható adó-vevők kiforrott ellátási lánccal, széleskörű szabványtámogatással, több-szállító együttműködési képességével és bevált működési modellel rendelkeznek, és továbbra is kiszolgálják a legtöbb adatközponti, vállalati, telekommunikációs és felhőalkalmazást.A bevezetésre{0}}kész CPO-termékek csak 2025-ben érkeztek meg, az első hiperskálás{0}}kiépítéssel 2026-ban várható a következő-generációs switch platformokon.
A tisztább kép egy réteges ökoszisztéma. A dugaszolható optika továbbra is általános marad. Az LPO alacsonyabb-teljesítmény-hídként szolgál, amely megtartja a csatlakoztatható modellt. A CPO pedig központi helyet foglal el ott, ahol a sávszélesség, a teljesítmény és a sűrűség túllép azon, amit az elülső{4}}paneloptika - a legdöntőbben képes - megnövelni az AI-szöveteknél, ahol a sávszélesség növekedésének fő mozgatórugója lehet az évtized második felében. A jövő nem egy építészet nyerő; mindegyik más teljesítményhez, költséghez és működési követelményhez van igazítva.
GYIK
K: Mit jelent a CPO?
V: A CPO a Co{0}}Packaged Optics rövidítése, egy olyan architektúra, amely az optikai motorokat a switch ASIC vagy processzorcsomag közelében helyezi el, nem pedig az előlapon.
K: A CPO ugyanaz, mint a szilícium fotonika?
V: Nem. A Silicon photonics egy gyártási platform fotonikus integrált áramkörök építésére. A CPO egy olyan rendszerarchitektúra, amely lehetővé teszi a szilícium fotonikát, mint lehetővé tevő technológiát.
K: Mi a különbség a CPO és az LPO között?
V: Az LPO megtartja a csatlakoztatható modul formátumát, de eltávolítja az alaplapi DSP-t az áramellátás és a késleltetés csökkentése érdekében, így általában 30–50%-ot takarít meg a DSP-alapú csatlakoztatható eszközökhöz képest. A CPO áthelyezi az optikai motort az ASIC hordozóra, és alapjaiban változtatja meg a rendszer architektúráját.
K: A CPO valóban csökkenti az energiafogyasztást?
V: A hosszú elektromos nyomvonalak és a DSP-retimerek kiküszöbölésével a bitenkénti energiát lényegesen - csökkenti a dugaszolható eszközök durván 15 pJ/bit értékéről az 5 pJ/bit célérték felé -. Jegyezze meg az árnyalatot: a CPO bitenként hatékony, de nem eredendően alacsony{5}}teljesítményű összetevő, mivel a lézerek és a gyűrűrezonátorok továbbra is fogyasztanak energiát, beleértve a hőszabályozást is.
K: Milyen szerepet játszik a szilícium fotonika a CPO-ban?
V: A szilícium fotonika biztosítja az integrált optikai motorokat a legtöbb CPO-tervezés középpontjában. Egy elektronikus matrica fotonikus matricára -, mint a TSMC COUPE folyamatában -, lehetővé teszi, hogy az optikai motor ráüljön a kapcsoló hordozójára.
K: Melyek a CPO bevezetésének fő akadályai?
V: Hőkezelés a forró ASIC mellett, a csomagolás és a hozam bonyolultsága, a csökkentett terepi szervizelhetőség és nagyobb robbanási sugár, valamint az ökoszisztéma és a szabványok érettsége. Ezek egyike sem elsősorban az optikai teljesítményre vonatkozik.
K: A CPO kereskedelmi forgalomban kapható már?
V: A bevezetésre{0}}kész termékek 2025-ben érkeztek meg olyan megbízhatósági mérföldkövekkel, mint a Broadcom egy-millió-link-órás tesztje a Metával. Az első hiperskálás{6}}kiépítés 2026-ban várható, de a széles körű elterjedése fokozatos és egyenetlen lesz.
K: A vállalati adatközpontoknak most törődniük kell a CPO-val?
V: A legtöbb vállalkozás esetében nem azonnali vásárlásként. Érdemes az ütemterv bemeneteként értelmezni, de a csatlakoztatható optika - és LPO a teljesítmény-érzékeny rövid távú eléréséhez - továbbra is a legjobban illeszkedik mindaddig, amíg a sávszélesség, a teljesítmény vagy a sűrűség valóban ki nem kényszeríti a változtatást.
Következtetés
A Co-Packaged Optics az egyik legkövetkezményesebb építészeti váltás a nagy sebességű-adatközpont-hálózatokban. Az optikai átalakítást a kapcsolóhordozóra helyezve 5 pJ/bit felé csökkenti a bitenkénti energiát, megemeli a sávszélesség-sűrűséget az elülső -panel mennyezetén túl, és lehetőséget ad az AI- és HPC-hálózatoknak a 800G és 1,6T feletti méretezéshez. A bizonyítékok a slideware-ről a termékek szállítására és a valódi megbízhatósági adatokra költöztek.
A CPO azonban nem egy csepp{0}}a csatlakoztatható optika helyett. Elektromos-elérési problémákkal kereskedik a csomagolással, a hőkezeléssel, a szál-kezeléssel és az üzemeltetéssel kapcsolatban -, és leszűkíti a beszerzési tőkeáttételt, amihez a szolgáltatók hozzászoktak. A legtöbb csapat számára a megfelelő testtartás többrétegű: tartsa a kiforrott csatlakoztatható optikát ott, ahol elfér, használjon LPO-t a kisebb-teljesítményű rövid eléréshez, és kövesse nyomon a CPO-t a következő-generációs nagy-sűrűségű mesterséges intelligencia és HPC szöveteknél, különösen a méretnövelésnél. A kulcsfontosságú mentális váltás egyszerű: a CPO nem modulvásárlási döntés, hanem váltási -rendszerarchitektúra-döntés -, és ezen az alapon már minden komoly mesterségesintelligencia-hálózati ütemterv-beszélgetéshez tartozik.
