Co-Packaged Optics (CPO)és una arquitectura d'interconnexió que col·loca el motor òptic directament al costat de l'ASIC o del processador de l'interruptor, en lloc d'encaminar els senyals elèctrics d'alta-velocitat a través del tauler cap als mòduls connectables-del panell frontal. Per als centres de dades d'IA, el CPO és important perquè ataca les tres limitacions que l'òptica convencional colpeja primer a alta velocitat: potència per bit, densitat d'ample de banda i integritat del senyal elèctric. Aquest no és un factor de forma de mòdul nou. És un canvi de nivell del sistema-en com s'integren les funcions elèctriques i òptiques dins d'un interruptor.
El canvi ja no és teòric. A la GTC 2025, NVIDIA va demostrar els seus interruptors fotònics Quantum-X i Spectrum-X amb motors fotònics-de silici integrats al paquet, i aL'OFC 2025 una àmplia gamma de venedors va mostrar motors òptics incrustats dins dels paquets ASIC. La pregunta per a la majoria dels equips ja no és si el CPO és real, sinó on i quan encaixa.
Què és Co-Packaged Optics?
Co-Packaged Optics mou el motor òptic - de vegades anomenat xiplet fotònic - de la placa frontal al substrat de l'interruptor, a prop de l'ASIC. L'objectiu és escurçar el camí elèctric entre el xip i el punt on els senyals es converteixen en llum.
En una arquitectura tradicional connectable, l'interruptor ASIC condueix senyals elèctrics d'alta -velocitat a través de centímetres de traça de PCB als transceptors muntats al tauler frontal. Aquest model és madur, flexible i fàcil de mantenir. Però a mesura que les tarifes de-carrils pugen fins als 200 G i més enllà, aquestes vies elèctriques consumeixen una proporció creixent de la potència total del sistema i es fan més difícils de dissenyar de manera neta.
CPO canvia la geometria. El senyal viatja només uns mil·límetres elèctricament abans de convertir-se en òptic, en lloc de 15 a 30 cm a través d'un tauler. L'efecte pràctic, en una frase: l'E/S òptica es mou prou a prop del xip perquè un interruptor pot empènyer molt més ample de banda amb molta menys tensió elèctrica.
És el mateix CPO que Silicon Photonics?
No, i la distinció importa. La fotònica de silici és una plataforma de fabricació utilitzada per construir circuits integrats fotònics. CPO és una arquitectura de sistema queusosfotònica de silici com una tecnologia habilitadora. Els motors fotònics de NVIDIA, per exemple, es basen en el procés COUPE de TSMC, que apila una matriu electrònica a la part superior d'una matriu fotònica - la fotònica de silici és el bloc de construcció, el CPO és com s'assembla en un interruptor.
Per què els centres de dades d'IA estan apropant l'òptica al xip
Els clústers d'IA generen un trànsit intens-est oest entre GPU, acceleradors, emmagatzematge i commutadors. Les càrregues de treball de formació i inferència mouen enormes volums de dades amb requisits de latència i coherència estrictes, i el full de ruta de la xarxa supera el que pot oferir còmodament l'òptica del panell frontal-.
Tres pressions impulsen el canvi i s'agreguen entre si.
L'ample de banda augmenta més ràpidament que l'abast elèctric.Les xarxes estan passant de 400G a 800G iEs preveu que els mòduls òptics 1.6T entrin en un desplegament comercial primerenc al voltant del 2025 al 2026. Com que l'amplada de banda ASIC de l'interruptor es duplica aproximadament cada 18 o 24 mesos, mentre que l'abast elèctric utilitzable del coure es redueix a taxes SerDes més altes, el model connectable del panell frontal-topa una paret al voltant de la generació de commutadors de 102,4 Tbps.
La potència per bit és ara un nombre-a nivell d'instal·lació.Aquesta és la mètrica que realment mou les decisions de contractació. Un mòdul connectable de 800G tradicional funciona entre 15 i 20 picojoules per bit; Les implementacions de CPO apunten al voltant de 5 pJ/bit, amb un camí creïble per sota. Les demostracions independents ho avalen -El chiplet d'E/S òptica d'Intel consumeix uns 5 pJ/bit enfront d'aproximadament 15 pJ/bit per als mòduls connectables. A través de centenars de milers de ports d'un gran clúster d'entrenament, l'estalvi de 10 a 15 watts per port suposa megawatts a nivell d'edifici. Amb un únic bastidor-de gamma alta projectat per consumir centenars de quilowatts, cada watt no gastat a la xarxa és un watt disponible per al càlcul.
La densitat del-panel frontal és un sostre dur.Més amplada de banda significa més ports, més cablejat, més calor i més flux d'aire. Només hi ha tanta placa frontal i les gàbies connectables competeixen per això. Moure la conversió al substrat elimina aquest límit geomètric.
És per això que el CPO és més rellevant per a grans entorns d'IA, HPC, núvol i hiperescala - els llocs on arriben primer aquestes tres pressions. No està dissenyat per substituir tots els mòduls de tots els centres de dades.
CPO Architecture d'un cop d'ull
Ajuda a veure CPO com un conjunt de blocs de construcció en lloc d'una sola cosa. Cadascun desplaça un problema a un lloc nou.
| Bloc de construcció | Què fa | Per què és important a CPO |
|---|---|---|
| Canvia ASIC | Canvia el trànsit; allotja els carrils d'E/S{0}}d'alta velocitat | A mesura que augmenta la capacitat, el nombre de carrils i la velocitat del carril augmenten, tenint l'abast elèctric |
| Motor òptic (chilet fotònic) | Converteix elèctrica a òptica i posterior | S'asseu sobre o al costat del substrat ASIC, col·lapsant el camí elèctric a mil·límetres |
| Font làser externa | Subministra la llum que modula el motor | Mantingut fora de la part més calenta del paquet per fiabilitat; sovint el camp-substituïble per abordar el component més propens a error- |
| Acoblament de fibra-a-xip | Alinea les matrius de fibra i els connectors al motor | Dins de-la-caixa, l'encaminament de la fibra i la tolerància d'alineació esdevenen problemes de disseny de primer-ordre |
| Gestió i seguiment | Diagnòstic, aïllament de fallades, telemetria tèrmica | Molt més crític que amb endollables, ja que el motor està integrat més que intercanviable |
Val la pena insistir en l'estratègia làser, perquè és on els venedors solucionen tranquil·lament el problema del servei. Com que el làser és la part-més propensa a errors d'un enllaç òptic, molts dissenys utilitzen un làser extern connectable. Els interruptors fotònics de NVIDIA, per exemple, alimenten vuit motors d'1,6 Tbps des d'un únic mòdul làser reemplaçable, que també redueix el nombre de làsers necessaris per unitat d'ample de banda. En termes operatius, l'indicador principal de la mort del làser és un augment constant del corrent de polarització del làser mentre que la sortida òptica es manté plana - la telemetria que els sistemes de monitorització han de vigilar en lloc de dependre només de l'energia de recepció.
Què canvia exactament quan l'òptica s'apropa a l'ASIC?
"Què canvia el CPO" és la part que la majoria de visualitzacions deixen vaga. Concretament, canvia cinc coses alhora, i un equip que avalua CPO hauria de raonar sobre cadascuna per separat en lloc d'un únic comerç.
Disseny de l'interruptor.L'òptica deixa de ser un mòdul reemplaçable que l'operador emmagatzema i comença a formar part de la placa que dissenya l'OEM. El retemporitzador DSP que condiciona els senyals per a una traça llarga de PCB sovint es pot eliminar completament, que és d'on prové gran part de l'estalvi d'energia.
Gestió tèrmica.El motor òptic ara es troba al costat d'un ASIC{0}}de gran potència. Els làsers, moduladors i, especialment, els ressonadors d'anell són dissenys basats en anells-sensibles a la temperatura-, necessiten un control constant de l'escalfador petit-per mantenir l'IC fotònic a temperatura. Les zones tèrmiques dins de l'interruptor es converteixen en un problema de disseny, no en una idea posterior.
Gestió de la fibra.La conversió que es produeix al substrat significa que la fibra s'ha d'encaminar, assegurar i alineardinsla caixa. La fiabilitat del connector, el rendiment de flexió i la tolerància d'alineació passen de "preocupació pel cablejat" a "preocupació pel rendiment del sistema".
Manteniment.Un tècnic pot estirar i substituir un-transceptor del panell frontal en qüestió de segons. Un motor empaquetat conjuntament no es pot canviar d'aquesta manera. L'estalvi, la reparació, l'aïllament d'errors i el que els operadors anomenen "radi de l'explosió" - quant disminueix quan falla un element - tot canvia.
Adquisició i cicle de vida.Els endollables ofereixen a l'operador una influència: diversos proveïdors interoperables, recanvis fàcils, actualitzacions incrementals. Un sistema òptic més integrat redueix aquest camp i lliga l'òptica al cicle de vida del commutador. Aquest és un cost real que no té res a veure amb el rendiment òptic.
El resum honest és que CPO no només redueix el poder. Mou la complexitat - de la ruta elèctrica a l'embalatge, el disseny tèrmic, el rendiment i les operacions de camp.
CPO vs òptica connectable vs LPO: quina hauríeu de triar?
El CPO sol comparar-se amb dues alternatives: l'òptica endollable convencional i l'òptica endollable lineal (LPO). Estan relacionats, però resolen problemes diferents i, per a molts equips, l'opció realista-a curt termini és entre connectable i LPO, amb un seguiment de CPO per a la propera generació de plataformes.
| Arquitectura | On se situen les òptiques | Avantatge principal | Limitació principal | El millor ajust |
|---|---|---|---|---|
| Òptica endollable | Gàbia de mòduls del-tauler frontal | Madur, multi-proveïdor, intercanviable-calent, basat en-estàndards | Potència més alta per bit (~15–20 pJ/bit a 800 G) i límits d'abast elèctric-a alta velocitat | Amplis desplegaments de centres de dades, empreses i telecomunicacions |
| LPO | Factor de forma-endollable del panell frontal, camí del senyal simplificat | Elimina el DSP integrat; normalment un 30-50% menys de potència que els connectables basats en DSP-, manté el model operatiu connectable | Requereix un control més estricte d'integritat del-nivell del senyal-; abast més curt | Enllaços d'IA-de breu abast i-potència sensibles |
| CPO | Motor òptic al substrat ASIC de l'interruptor | La densitat d'amplada de banda més alta i la potència més baixa per bit (~ 5 pJ/bit objectiu); elimina el-sostre de densitat del panell frontal | Mantenibilitat, embalatge, disseny tèrmic i maduresa de l'ecosistema més difícils | Canvi-de AI/HPC a gran escala, especialment els teixits-escalats |
Un marc pràctic de decisió:
- Trieu òptiques connectablesquan la flexibilitat operativa, l'estalvi de diversos-proveïdors i la substitució ràpida del camp són més importants -, que encara són la majoria de xarxes.
- Penseu en LPOquan necessiteu una potència i una latència més baixes en abast curt però voleu mantenir el model connectable familiar. LPO és el pont de menor risc-i compta amb destacats defensors - a l'OFC 2025, va continuar el co-fundador d'Arista, Andy Bechtolsheim.argumenteu per LPO com la millor alternativa-a curt termini.
- Seguiment de CPOquan la densitat de l'ample de banda, la potència per bit i l'escalada a llarg termini-superior a 800G superen la capacitat de servei del nivell-del mòdul- i especialment per a l'escalada-de teixits dins dels clústers d'IA.
L'enquadrament que més ajuda: CPO no és una decisió de compra de mòduls, és una decisió de l'arquitectura del sistema de commutació-. Tracteu-ho així i la major part de la confusió s'aclareix.
Avantatges de l'òptica co-empaquetada per a xarxes d'IA
L'avantatge principal és l'eficiència energètica a escala. Broadcom afirma aproximadament un 30% d'estalvi d'energia i un cost d'òptica un 40% inferior per bit de la seva plataforma CPO, juntament amb una densitat d'ample de banda de l'ordre d'1 Tbps per mil·límetre. L'energia-per-gap - d'uns 15 pJ/bit per a connectables enfront d'un objectiu de 5 pJ/bit per a CPO - és el que es converteix en megawatts-a nivell d'instal·lació en un gran clúster.
La densitat d'ample de banda és el segon avantatge, i és estructural més que incremental. En escapar de la placa frontal, CPO elimina el sostre del panell frontal-que limita els dissenys connectables una vegada que la capacitat de l'interruptor passa aproximadament els 102,4 Tbps. La latència també pot millorar quan el camí del senyal es simplifica, tot i que la latència sempre s'ha de jutjar a nivell complet del sistema, no només al motor òptic.
Les dades de fiabilitat també comencen a arribar, la qual cosa és important per a una tecnologia que fa temps que està "prometedora". L'octubre de 2025, Broadcom va informar que Meta va provar la seva solució CPO durant un milió d'hores d'enllaç-sense una sola solapa d'enllaç en la caracterització de laboratori d'alta-temperatura - el tipus d'evidència que necessiten els operadors abans de confiar en l'òptica no-perfecta a la producció.
Reptes de CPO i barreres de desplegament
Els reptes són reals, i la majoria no són òptics. Són problemes d'embalatge, tèrmics, operatius i d'ecosistema.
Gestió tèrmicaés el més difícil. El motor es troba al costat d'un ASIC calent i, en particular, els ressonadors d'anell requereixen una calefacció activa per mantenir-se a la-longitud d'ona-, de manera que el disseny ha de gestionar la calor que genera el motor i de la qual depèn. La deriva de la temperatura amenaça directament la-fiabilitat a llarg termini.
Embalatge i rendimentvingui el següent. La-integració conjunta de matrius electròniques i fotòniques requereix embalatges avançats, una alineació ajustada i mètodes de prova que encara estan madurant. Rendiment i fabricabilitat, no rendiment òptic brut, sovint la producció de volum de porta.
Facilitat de servei i radi d'explosiócanviar el model operatiu. Les fonts làser endollables mitiguen el pitjor dels casos, però els operadors encara perden el simple flux de treball de "tirar i substituir" i la comoditat de diversos proveïdors intercanviables.
Preparació dels ecosistemesl'uneix. El CPO depèn de la coordinació entre els proveïdors de-sil·li switch, els proveïdors de-motors òptics, els fabricants de làser, els proveïdors de connectivitat-de fibra, els socis d'embalatge i els operadors de núvol, alineats amb les especificacions d'organismes com araFòrum d'Internet Òptic (OIF)i IEEE. Aquesta coordinació s'està formant però no s'ha acabat.
El consens del mercat ho reflecteix. Fins i tot els analistes són optimistes amb la tecnologia -SemiAnalysis espera que no hi hagi cap corba d'adopció ràpida per a l'escale-CPO entre els hiperescaladors a curt termini, tot i que aquests mateixos operadors es comprometen amb els proveïdors per augmentar-les-. CPO creix primer on els beneficis justifiquen clarament la complexitat: fàbriques d'IA molt grans, teixits a hiperescala i clústers HPC.
Quan els centres de dades d'IA haurien de tenir en compte l'òptica co-empaquetada?
Presta molta atenció al CPO si el teu full de ruta inclou commutadors de base-molt alt, enllaços 800G o 1,6T, grans clústers de GPU o objectius estrictes de potència-per-bit - i sobretot si el teu disseny actual ja està limitat per l'energia, la refrigeració, la integritat del senyal o la densitat de la placa frontal. Quan el cost i la dificultat d'escalar les arquitectures connectables segueixen augmentant, les compensacions de CPO-comencen a semblar favorables.
Probablement, CPO no és el moviment immediat correcte si les vostres prioritats són la flexibilitat operativa, la substitució ràpida, una àmplia selecció de proveïdors i les actualitzacions incrementals. Per a la majoria de centres de dades d'empresa i de propòsit general-, l'òptica endollable madura segueix sent la millor opció avui en dia, amb LPO com a opció de menor-potència per a enllaços de curta-abast i-potència sensibles.
CPO substituirà l'òptica connectable?
No a curt termini. Els transceptors connectables tenen una cadena de subministrament madura, un ampli suport d'estàndards, una interoperabilitat de diversos-proveïdors i un model operatiu provat, i seguiran donant servei a la majoria d'aplicacions de centres de dades, empreses, telecomunicacions i núvol.Els productes CPO{0}}preparats per a la implementació només van arribar el 2025, amb els primers desplegaments d'escalada-hiperescala prevista per al 2026 a les plataformes de commutació de propera-generació.
La imatge més clara és un ecosistema en capes. L'òptica connectable es manté com a corrent. LPO serveix com a pont de potència inferior-que manté el model connectable. I el CPO esdevé central on l'ample de banda, la potència i la densitat superen el que l'òptica del panell frontal-pot fer - de manera més decisiva en l'augment-de teixits d'IA, on es posiciona com el principal motor del creixement de l'ample de banda durant la darrera part d'aquesta dècada. El futur no és una arquitectura guanyadora; cadascun s'adapta a un rendiment, un cost i un requisit operatiu diferents.
PMF
P: Què significa CPO?
R: CPO són les sigles de Co-Packaged Optics, una arquitectura que col·loca els motors òptics a prop de l'ASIC de l'interruptor o del paquet del processador en lloc del tauler frontal.
P: És el mateix CPO que la fotònica de silici?
R: No. La fotònica de silici és una plataforma de fabricació per construir circuits integrats fotònics. CPO és una arquitectura de sistema que pot utilitzar la fotònica de silici com a tecnologia habilitadora.
P: Quina diferència hi ha entre CPO i LPO?
R: LPO manté el format del mòdul connectable, però elimina el DSP integrat per reduir l'energia i la latència, estalviant normalment entre un 30 i un 50% en comparació amb els connectables basats en DSP-. CPO mou el motor òptic al substrat ASIC i canvia l'arquitectura del sistema de manera més fonamental.
P: El CPO redueix realment el consum d'energia?
R: Redueix substancialment l'energia per bit - d'aproximadament 15 pJ/bit per a connectables a un objectiu de 5 pJ/bit - eliminant les traces elèctriques llargues i els retemporitzadors DSP. Tingueu en compte el matís: el CPO és eficient per bit, però no és inherentment un component de baixa potència-, ja que els làsers i els ressonadors d'anell encara consumeixen potència, inclòs per al control tèrmic.
P: Quin paper juga la fotònica de silici en CPO?
R: La fotònica de silici proporciona els motors òptics integrats al cor de la majoria dels dissenys CPO. Apilar una matriu electrònica sobre una matriu fotònica - com en el procés COUPE de TSMC - és el que permet que el motor òptic se senti al substrat de l'interruptor.
P: Quines són les principals barreres per a l'adopció de CPO?
R: Gestió tèrmica al costat d'un ASIC calent, complexitat d'embalatge i rendiment, capacitat de servei reduïda al camp i radi d'explosió més gran i maduresa de l'ecosistema i dels estàndards. Cap d'aquests es refereix principalment al rendiment òptic.
P: El CPO encara està disponible comercialment?
R: Els productes-preparats per a la implementació van arribar el 2025, amb fites de fiabilitat com ara la prova d'un-milió-enllaç-hora de Broadcom amb Meta. El 2026 s'esperen els primers desplegaments d'escalada-hiperescala, però l'adopció àmplia serà gradual i desigual.
P: Els centres de dades empresarials haurien de preocupar-se ara pel CPO?
A: For most enterprises, not as an immediate purchase. It is worth understanding as a roadmap input, but pluggable optics - and LPO for power-sensitive short reaches - remain the better fit until bandwidth, power, or density genuinely force the change.
Conclusió
Co-Packaged Optics is one of the most consequential architectural shifts in high-speed data center networking. En moure la conversió òptica al substrat del commutador, redueix l'energia per bit cap a 5 pJ/bit, augmenta la densitat de l'ample de banda més enllà del sostre del panell frontal- i ofereix a les xarxes AI i HPC un camí per escalar més enllà de 800G i 1,6T. L'evidència ha passat del programari de diapositives a l'enviament de productes i dades de fiabilitat real.
Però CPO no és una gota-en substitució de l'òptica connectable. Commercia-problemes d'abast elèctric per a envasos, tèrmics, de gestió-de fibra i operatius - i redueix l'apalancament d'adquisició al qual estan acostumats els operadors. Per a la majoria d'equips, la postura adequada està en capes: manteniu les òptiques connectables madures on s'adaptin, utilitzeu LPO per a abasts curts de -potència més baixa i feu un seguiment del CPO per a teixits d'IA i HPC d'alta-generació de propera-generació, especialment-escalades. El canvi mental clau és senzill: CPO no és una decisió de compra de mòduls, és una decisió de l'arquitectura del sistema-interruptor- i, sobre aquesta base, ja pertany a qualsevol conversa seriosa sobre el full de ruta de la xarxa d'IA.
