Znanje

Kaj je Co-Packaged Optics (CPO)?

Ko-zapakirana optika je preklopna arhitektura, ki premakne električno-v-optično pretvorbo poleg preklopnega silicija. V običajnem sistemu je optika vgrajenavtični optični modulina sprednji plošči stikala, električni signali pa potujejo nekaj centimetrov po plošči - skozi sledi, priključke in pogosto retimer čipe -, preden jih dosežejo. CPO zmanjša to razdaljo: silicijevi fotonski optični motorji so nameščeni na isti embalaži ali substratu kot ASIC stikala, kar skrči električno pot s centimetrov na milimetre.

Ohlapna analogija je privijanje črpalke neposredno na rezervoar, namesto da bi med njima napeljali dolge, puščajoče cevi. Inženirski primer je natančnejši od analogije. Pri 100G in 200G na električno stezo potiskanje signalov po dolgem kanalu plošče zahteva-napajalnike SerDes in DSP retimerje, proračun izgube pa se z vsakim korakom hitrosti povečuje. Strokovno-recenzirana raziskava vMeje optoelektronike (Tan et al., 2023) opisuje CPO kot način za dramatično skrajšanje povezave SerDes, s čimer se poveča gostota pasovne širine medsebojnega povezovanja in energetska učinkovitost na točki, kjer običajna priključna optika ne more več dohajati rasti prometa v podatkovnem centru.

Večina zasnov CPO ima enake gradnike: stikalo ASIC, več silicijevih fotonskih optičnih motorjev, razporejenih okoli njega, zunanje laserske vire (običajno jih je mogoče priključiti, tako da je okvarjeni laser mogoče zamenjati, ne da bi se dotaknili paketa) in nize vlaken z visoko{0}}gostoto, ki prenašajo svetlobo od roba paketa do sprednje plošče.

Zakaj si podatkovni centri AI prizadevajo za CPO

Znotraj grozdov umetne inteligence se srečata dva pritiska. Prva je pasovna širina: sodobna vadbena struktura povezuje na tisoče grafičnih procesorjev, od katerih vsak potrebuje 800G - in kmalu 1,6T - povezljivosti, tako da število optičnih povezav raste veliko hitreje kot število strežnikov. Drugo je moč. Projekti Mednarodne agencije za energijo v svojemPoročilo o energiji in umetni inteligencida se bo globalna poraba električne energije v podatkovnih centrih do leta 2030 več kot podvojila na približno 945 TWh, pri čemer bo umetna inteligenca največje gonilo te rasti.

Omrežje je le en del te obremenitve, vendar je hitro-rastoči del. Pri 51,2 Tbps na stikalo vtični moduli, njihovi DSP-ji in dolgi električni kanali, ki jih napajajo, predstavljajo pomemben delež moči stikalnega sistema in ta delež ponovno naraste pri 102,4 Tbps in hitrosti vrat 1,6T. To je specifična težava CPO, ki cilja na - en del širšega vzorca, o katerem smo pisalizakaj so delovne obremenitve AI tako močno odvisne od omrežij z optičnimi vlakni.

CPO v primerjavi s tradicionalno vtičnico

Oba pristopa je najlažje pretehtati enega ob drugem.

Obstajajo tudi srednje poti. Linearna vtična optika (LPO) odstrani DSP iz modula, hkrati pa ohrani vtični faktor oblike, skoraj-pakirana optika (NPO) premakne optične motorje blizu -, vendar ne na - paket stikala. Številni operaterji pričakujejo današnji800G optični moduli, LPO in CPO, da bodo leta soobstajali, pri čemer se bo vsak uporabljal na omrežni ravni, kjer so njegovi kompromisi-smiselni.

Prijavljena uvedba 1.6T: potrjena, zahtevana in nepreverjena

Najbolj uporabna stvar, ki jo lahko naredimo s krožečo zgodbo, je, da jo razvrstimo po dokazih.

Potrjeni mejniki

• Marca 2024 je Broadcomje dostavil Bailly, opisano kot prvo 51,2 Tbps CPO Ethernet stikalo v industriji, ki združuje Tomahawk 5 ASIC z osmimi 6,4-Tbps silicijevimi fotoniškimi optičnimi motorji.
• Do leta 2025 so izdelovalci sistemov v Broadcomovem ekosistemu premaknili stikala na osnovi Bailly-v množično proizvodnjo in Broadcomnapovedal CPO tretje-generacijez zmogljivostjo 200G-na-pas - generacija, ki omogoča izvorna vrata 1,6T.
• NVIDIAje objavil svoje linije silicijevih fotonskih stikalmarca 2025, s čimer je CPO prinesel na platformi InfiniBand in Ethernet.
• V začetku leta 2026 so bila objavljena prva množična proizvodna naročila za vtičnice sprejemnikov 1,6T, kar potrjuje, da se je obdobje 1,6T začelo tudi na strani vtičnic.
• Delujoča strojna oprema CPO različnih proizvajalcev je bila vidna tema na nedavnih razstavnih prostorih OFC - glejte naše opombe okaj je bilo na OFC 2026 resnično in kaj hype.

Številke,-ki jih poroča prodajalec (preberite računovodstvo)

• Broadcom poroča o približno 70 % nižji moči za optično medsebojno povezavo v primerjavi z vtičnimi oddajniki-sprejemniki. To je številka-na ravni medsebojnega povezovanja, ne pa-na ravni objekta.
• Proizvajalci stikal, ki gradijo na platformi Bailly, so poročali o prihrankih-na nivoju sistema v razponu od 30 do 40 % v primerjavi s popolnoma zapolnjenimi vtičnimi sistemi v svojih lastnih merilih uspešnosti.
• Materiali izdelkov NVIDIAzahtevajo do 5-krat boljšo energijsko učinkovitost za svojo ko-zapakirano optiko v primerjavi s priklopljivimi oddajniki-sprejemniki, poleg odpornosti in prednosti-hitrosti uvajanja.

Nepreverjeno od junija 2026

• Trditev, da je kitajski ponudnik oblakov aprila 2026 lansiral prvi komercialni grozd CPO 1,6T v državi, vključno s številko več kot 5000 stikal CPO na enem mestu.
• Konkretni rezultati, povezani s to trditvijo: 45 % nižja skupna poraba energije, 52 % nižji stroški hlajenja, 30 % večja gostota strežnika, 60 % nižja zakasnitev od-do- konca in letni prihranek nad 200 milijonov kWh.
• Poročila, da bodo druga kitajska podjetja v oblaku in spletna podjetja v drugi polovici leta 2026 uvedla lastne grozde CPO. Nismo našli nobenih-napovedi prve strani, ki bi to podpirale.

Nič od tega ne pomeni, da se uvedba ni zgodila - veliki operaterji včasih tiho uvedejo. To pomeni, da morajo biti trditve označene kot nepotrjene, dokler se ne pojavi uradna objava, tehnični dokument ali revidirani testni podatki. Vsako "prvo na svetu" okvirjanje se mora spoprijeti z dejstvom, da se sistemi CPO od leta 2024 dobavljajo izven Kitajske.

Moč, hlajenje in zakasnitev: Kako brati številke

S katero "močjo" se varčuje?

Močne trditve o CPO živijo na štirih različnih ravneh in njihovo mešanje je najpogostejša napaka pri pokrivanju te teme.

• Moč optičnega povezovanja- optika in električni kanal, ki ju napaja. Tukaj veljajo številke 70 %-razreda.
• Preklopite napajanje sistema- celotno stikalo, vključno z ASIC, hlajenjem in nadzorno ravnino. Zgodnja merila uspešnosti proizvodnje kažejo prihranke na približno 30–40 %.
• Rack in moč hlajenja- je odvisno od zasnove hlajenja. CPO koncentrira toploto na paketu stikala in večina modelov predvideva tekočinsko hlajenje.
• Skupna moč objekta- prevladujejo grafični procesorji, shranjevanje in hlajenje. Omrežje je manjšinski delež, zato se tudi veliki prihranki med povezavami prenesejo v eno-mestne odstotne spremembe na ravni objekta za večino podatkovnih centrov AI.

Zato trditev, kot je "CPO zmanjšal skupno moč podatkovnega centra za 45 %", potrebuje izredne dokaze: tehnologija na ravni stikala običajno ne more sama premakniti skupne vrednosti obrata tako daleč.

Zakasnitev

Z odstranitvijo stopenj DSP in retimer lahko CPO skrajša na desetine nanosekund na skok. V veliki več{1}}nivojski strukturi, ki se sešteva, in za tesno sinhronizirana izobraževalna dela je lahko pomembna. Ne podpira splošne trditve o »60-odstotni nižji zakasnitvi-do-konca«, ker v odzivnem času od-do-prevladujejo računanje, programska oprema in čakalna vrsta in ne sloj povezave.

Hlajenje in gostota

Odstranjevanje modulov, ki jih je mogoče priključiti na vročo vtičnico, s prednje plošče lahko izboljša pretok zraka in omogoči gostejše konfiguracije, kar lahko zmanjša stroške hlajenja na enoto pasovne širine v primerljivih pogojih. Prednost je resnična, vendar odvisna od-konfiguracije, in prihaja v paketu z novo zahtevo: upravljanje bolj vročega, gostejšega paketa stikal, običajno s tekočinskim hlajenjem.

Časovnica komercializacije in ključni akterji

Preverljivi lok izgleda takole. Raziskovalni programi in delo na standardih, vključno z okvirom za pakiranje ko-OIF, so potekali v začetku leta 2020. Broadcom je Bailly poslal strankam marca 2024 in ga istega leta javno pokazal na OFC. Leta 2025 so sistemi, ki temeljijo na Bailly-, začeli množično proizvodnjo, NVIDIA je objavila svojo linijo stikal za fotoniko, Broadcom pa je podrobno opisal CPO tretje{11}}generacije 200G-na-pas-pri vratih 1,6T. Leta 2026 so začeli prihajati NVIDIA-ini sistemi Quantum-X InfiniBand Photonics, pri čemer je Spectrum-X Ethernet Photonics predviden za drugo polovico leta, medtem ko so dobavitelji komponent povečali zmogljivost laserskih in optičnih-nizov v pričakovanju dejanske količine.

Tudi kitajski ekosistem se premika: domači prodajalci stikal so predstavili prototipe CPO, izdelovalci komponent dobavljajo enote niza vlaken in optične sklope visoke-gostote v globalne programe CPO, operaterji pa ocenjujejo arhitekturo. Kar še vedno manjka, kar zadeva javne dokaze, je potrjen komercialni grozd velikega- obsega, kot ga opisuje krožna zgodba.

Še ena niansa je pomembna za kupce: CPO prihaja prvi v skaliranih-tkaninah - stopenj stikal, ki povezujejo strežnike in bloke -, medtem ko zelo kratke-povezave navzgor znotraj omare za zdaj pogosto ostajajo bakrene. Kje posamezen medij zmaga, je vprašanje dosega, moči in stroškov, ki jih obravnavamobaker v primerjavi z optičnimi vlakni v podatkovnih centrih AI.

Trdi deli: zanesljivost, možnost servisiranja, stroški in dobavna veriga

V člankih, ki navajajo samo prednosti CPO, niso navedeni razlogi, zakaj je bilo sprejetje namerno in ne takojšnje.

• Laserska zanesljivost.Laserji so med najmanj zanesljivimi optičnimi komponentami, zato jih večina modelov CPO hrani v zunanjih, vtičnih laserskih virih in ne v paketu.
• Služba na terenu.Okvarjeni vtič se zamenja v nekaj minutah; okvarjenega optičnega motorja na paketu CPO ni mogoče popraviti-na terenu. Operaterji potrebujejo načrtovanje redundance, varčevalne strategije in zaupanje v dolgoročne-stopnje napak, preden dodelijo celotne strukture.
• Ekonomika izkoristka in predelave.Ko-pakiranje združuje drag stikalni ASIC z več optičnimi motorji, tako da napaka v enem motorju ogrozi celoten sklop. Znano-dobro-testiranje matrice in izkoristek embalaže poganjata krivuljo stroškov.
• Pritrditev vlaken in gostota kablov.Vsako stikalo CPO zaključi na tisoče vlaken, s čimer v ospredje potisne enote natančnega niza vlaken in strukturirane kable z visoko-gostoto - enak pritisk, ki je že viden vKabli MPO za gruče AI razreda 800G-.
• Standardizacija in drugi viri.Vtični moduli so zamenljivi med prodajalci; CPO trenutno ni. Kupci ostajajo previdni glede-zaklepanja enega-dobavitelja, dokler interoperabilnost ne dozori.

Zaradi teh razlogov večina napovedi -, vključno z naraščajočimi -, opisuje povečevanje CPO poleg vtičnic in LPO v poznih 20. letih prejšnjega stoletja, začenši z najgostejšo strukturo umetne inteligence, namesto da bi popolnoma izpodrinila vtičnico.

Bottom Line

Ko-zapakirana optika je že mimo faze slideware: izdelki se pošiljajo, ekosistem se oblikuje in fizika, ki stoji za njeno močjo, je dobro dokumentirana v -strokovno pregledanem delu in razkritjih prodajalcev. Preverjen komercialni grozd-velikega obsega 1,6T CPO na Kitajskem bi bil pomemben mejnik -, toda od junija 2026 v obtoku posebnih trditev manjkajo prvi-viri, njihove glavne številke pa brišejo mejo med močjo medsebojnega povezovanja in skupno močjo objekta. Dokler se ne pojavi uradna dokumentacija, jih obravnavajte kot projekcije. Smer potovanja pa ni vprašljiva: krajše električne poti, več vlaken in optika, ki se vztrajno približuje siliciju.

Opomba uredništva: zgoraj navedene številke prodajalcev izhajajo iz povezanih javnih objav in dokumentacije izdelka. Trditve, označene kot nepreverjene, niso imele-prvega vira, ki bi ga lahko našli v času objave; ta članek bo posodobljen, če se pojavi uradna dokumentacija.