Co-Optik Terpaket (CPO)adalah arsitektur interkoneksi yang menempatkan mesin optik tepat di sebelah ASIC sakelar atau prosesor, alih-alih merutekan-sinyal listrik berkecepatan tinggi ke seluruh papan ke modul-panel depan yang dapat dipasang. Bagi pusat data AI, CPO penting karena dapat mengatasi tiga kendala yang pertama kali dihadapi oleh optik konvensional pada kecepatan tinggi: daya per bit, kepadatan bandwidth, dan integritas sinyal listrik. Ini bukan faktor bentuk modul baru. Ini adalah perubahan-tingkat sistem dalam cara fungsi listrik dan optik diintegrasikan di dalam sakelar.
Pergeseran ini tidak lagi bersifat teoretis. Di GTC 2025, NVIDIA mendemonstrasikan saklar fotonik Quantum-X dan Spectrum-X dengan mesin fotonik silikon-yang terintegrasi ke dalam paket, dan diOFC 2025 berbagai vendor menunjukkan mesin optik yang tertanam di dalam paket ASIC. Pertanyaan bagi sebagian besar tim bukan lagi apakah CPO itu asli, namun di mana dan kapan cocok.
Apa itu Optik yang Dikemas Bersama-?
Co-Packaged Optics menggerakkan mesin optik - terkadang disebut chiplet fotonik - dari pelat muka ke substrat sakelar, dekat dengan ASIC. Tujuannya adalah untuk memperpendek jalur listrik antara chip dan titik di mana sinyal diubah menjadi cahaya.
Dalam arsitektur tradisional yang dapat dicolokkan, sakelar ASIC menggerakkan-sinyal listrik berkecepatan tinggi sepanjang sentimeter jejak PCB ke transceiver yang dipasang di panel depan. Model itu matang, fleksibel, dan mudah diservis. Namun seiring-kecepatan jalur naik hingga 200G dan seterusnya, jalur listrik tersebut mengonsumsi lebih banyak daya sistem total dan menjadi lebih sulit untuk dirancang dengan rapi.
CPO mengubah geometri. Sinyal bergerak hanya beberapa milimeter secara elektrik sebelum diubah menjadi optik, bukan 15 hingga 30 cm secara keseluruhan. Efek praktisnya, dalam satu kalimat: I/O optik bergerak cukup dekat ke chip sehingga switch dapat mendorong bandwidth yang jauh lebih besar dengan tegangan listrik yang jauh lebih sedikit.
Apakah CPO Sama dengan Silicon Photonics?
Tidak, dan perbedaan itu penting. Silicon Photonics adalah platform fabrikasi yang digunakan untuk membangun sirkuit terpadu fotonik. CPO adalah arsitektur sistem yangkegunaanfotonik silikon sebagai salah satu teknologi yang memungkinkan. Mesin fotonik NVIDIA, misalnya, dibuat berdasarkan proses COUPE TSMC, yang menumpuk cetakan elektronik di atas cetakan fotonik - fotonik silikon adalah bahan penyusunnya, CPO adalah cara perakitannya menjadi sebuah saklar.
Mengapa Pusat Data AI Mendorong Optik Lebih Dekat ke Chip
Kluster AI menghasilkan lalu lintas timur-barat yang intens antara GPU, akselerator, penyimpanan, dan switch. Beban kerja pelatihan dan inferensi memindahkan data dalam jumlah besar dengan persyaratan latensi dan konsistensi yang ketat, dan peta jalan jaringan melampaui kemampuan-optik panel depan yang dapat diberikan dengan nyaman.
Tiga tekanan mendorong pergeseran ini, dan keduanya saling melengkapi.
Bandwidth berkembang lebih cepat dibandingkan jangkauan listrik.Jaringan berpindah dari 400G ke 800G, danModul optik 1,6T diperkirakan akan memasuki penerapan komersial awal sekitar tahun 2025 hingga 2026. Karena bandwidth ASIC switch kira-kira berlipat ganda setiap 18 hingga 24 bulan sementara jangkauan listrik tembaga yang dapat digunakan menyusut pada laju SerDes yang lebih tinggi, model-panel depan yang dapat dicolokkan mengalami hambatan di sekitar pembangkitan switch 102,4 Tbps.
Daya per bit kini menjadi-angka tingkat fasilitas.Ini adalah metrik yang benar-benar menggerakkan keputusan pengadaan. Modul pluggable 800G tradisional berjalan sekitar 15 hingga 20 pikojoule per bit; Implementasi CPO menargetkan sekitar 5 pJ/bit, dengan jalur kredibel di bawahnya. Demonstrasi independen mendukung hal ini -Chiplet I/O optik Intel mengonsumsi sekitar 5 pJ/bit dibandingkan sekitar 15 pJ/bit untuk modul yang dapat dicolokkan. Di ratusan ribu pelabuhan dalam klaster pelatihan yang besar, penghematan 10 hingga 15 watt per pelabuhan berarti menambah megawatt pada tingkat bangunan. Dengan satu rak kelas atas yang diproyeksikan dapat menarik ratusan kilowatt, setiap watt yang tidak digunakan pada jaringan adalah satu watt yang tersedia untuk komputasi.
Kepadatan-panel depan sangat tinggi.Lebih banyak bandwidth berarti lebih banyak port, lebih banyak kabel, lebih banyak panas, dan aliran udara lebih sulit. Pelat mukanya sangat sedikit, dan sangkar yang dapat dipasang bersaing untuk itu. Memindahkan konversi ke media menghilangkan batas geometris tersebut.
Inilah sebabnya mengapa CPO paling relevan dengan lingkungan AI, HPC, cloud, dan hyperscale yang besar - tempat ketiga tekanan ini muncul pertama kali. Ini tidak dirancang untuk menggantikan setiap modul di setiap pusat data.
Sekilas tentang Arsitektur CPO
Akan lebih baik jika kita melihat CPO sebagai sekumpulan elemen penyusun, dan bukan hanya sekedar benda tunggal. Masing-masing memindahkan masalah ke tempat yang baru.
| Blok bangunan | Apa fungsinya | Mengapa hal ini penting dalam CPO |
|---|---|---|
| Ganti ASIC | Mengalihkan lalu lintas; menghosting jalur-I/O berkecepatan tinggi | Seiring dengan peningkatan kapasitas, jumlah jalur dan kecepatan jalur meningkat, sehingga membebani jangkauan listrik |
| Mesin optik (chiplet fotonik) | Mengubah listrik menjadi optik dan sebaliknya | Berada di atau di samping substrat ASIC, mengurangi jalur listrik hingga beberapa milimeter |
| Sumber laser eksternal | Menyuplai cahaya yang dimodulasi mesin | Jauhkan bagian terpanas dari paket untuk keandalan; sering kali bidang-dapat diganti untuk mengatasi komponen-yang paling rawan kegagalan |
| Kopling serat-ke-chip | Menyelaraskan susunan serat dan konektor ke mesin | Perutean-fiber di dalam kotak dan toleransi penyelarasan menjadi-masalah desain tingkat pertama |
| Manajemen dan pemantauan | Diagnostik, isolasi kesalahan, telemetri termal | Jauh lebih penting dibandingkan dengan pluggable, karena mesinnya terintegrasi dan tidak dapat ditukar |
Strategi laser layak untuk dipikirkan, karena di sinilah vendor secara diam-diam memecahkan masalah kemudahan servis. Karena laser adalah bagian-yang paling rawan kegagalan pada tautan optik, banyak desain yang menggunakan laser eksternal yang dapat dicolokkan. Sakelar fotonik NVIDIA, misalnya, memberi daya pada delapan mesin 1,6 Tbps dari satu modul laser yang dapat diganti, yang juga mengurangi jumlah laser yang dibutuhkan per unit bandwidth. Dalam istilah operasional, indikator utama kematian laser adalah peningkatan arus bias laser yang stabil sementara keluaran optik tetap datar - telemetri yang perlu diperhatikan oleh sistem pemantauan daripada hanya mengandalkan daya terima saja.
Apa yang Sebenarnya Berubah Saat Optik Mendekati ASIC?
“Perubahan apa yang terjadi pada CPO” adalah bagian yang sebagian besar gambarannya tidak jelas. Secara konkret, hal ini mengubah lima hal sekaligus, dan tim yang mengevaluasi CPO harus mempertimbangkan masing-masing hal secara terpisah dan bukan sebagai satu perdagangan tunggal.
Beralih desain.Optik tidak lagi menjadi modul yang dapat diganti yang disediakan oleh operator dan mulai menjadi bagian dari papan desain OEM. Pengatur waktu DSP yang mengkondisikan sinyal untuk jejak PCB yang panjang sering kali dapat dihilangkan seluruhnya, yang merupakan sumber penghematan daya.
Manajemen termal.Mesin optik kini berada di samping-ASIC berdaya tinggi. Laser, modulator, dan khususnya resonator cincin adalah desain berbasis cincin yang peka terhadap suhu- memerlukan kontrol pemanas kecil-yang konstan untuk menjaga IC fotonik pada suhu. Zona termal di dalam saklar menjadi masalah desain, bukan sekedar renungan.
Manajemen serat.Konversi yang terjadi pada substrat berarti serat harus dirutekan, diamankan, dan disejajarkandi dalamkotak itu. Keandalan konektor, kinerja tikungan, dan toleransi penyelarasan beralih dari "masalah kabel" ke "masalah hasil sistem".
Pemeliharaan.Teknisi dapat menarik dan mengganti{0}}transceiver panel depan dalam hitungan detik. Mesin yang dikemas bersama tidak dapat ditukar dengan cara seperti itu. Penghematan, perbaikan, isolasi kesalahan, dan apa yang disebut operator sebagai "radius ledakan" - berapa banyak yang turun ketika satu elemen gagal - semuanya berubah.
Pengadaan dan siklus hidup.Pluggable memberi operator pengaruh: beberapa vendor yang dapat dioperasikan, suku cadang yang mudah, peningkatan bertahap. Sistem optik yang lebih terintegrasi mempersempit bidang tersebut dan mengikat optik ke siklus hidup saklar. Ini adalah biaya nyata yang tidak ada hubungannya dengan kinerja optik.
Kesimpulan jujurnya adalah bahwa CPO tidak sekadar menurunkan tenaga. Hal ini memindahkan kompleksitas - dari jalur listrik ke pengemasan, desain termal, hasil, dan operasi lapangan.
CPO vs Optik Pluggable vs LPO: Mana yang Harus Anda Pilih?
CPO biasanya dibandingkan dengan dua alternatif: optik pluggable konvensional dan Linear Pluggable Optics (LPO). Keduanya terkait namun memecahkan masalah yang berbeda, dan bagi banyak tim,-pilihan jangka pendek yang realistis adalah antara pluggable dan LPO, dengan CPO yang dilacak untuk platform generasi berikutnya.
| Arsitektur | Tempat optik berada | Keuntungan utama | Batasan utama | Paling cocok |
|---|---|---|---|---|
| Optik yang dapat dicolokkan | Sangkar modul-panel depan | Matang, multi-vendor,-dapat ditukar, berbasis-standar | Daya per bit yang lebih tinggi (~15–20 pJ/bit pada 800G) dan kelistrikan-mencapai batas pada kecepatan tinggi | Penerapan pusat data yang luas, perusahaan, dan telekomunikasi |
| PUT | Faktor bentuk-panel depan yang dapat dipasang, jalur sinyal yang disederhanakan | Menghapus DSP onboard; biasanya dayanya 30–50% lebih rendah dibandingkan perangkat pluggable berbasis DSP, sehingga model operasional pluggable tetap dipertahankan | Memerlukan kontrol integritas-tingkat sinyal-sistem yang lebih ketat; jangkauan yang lebih pendek | Tautan AI yang-jangkauan pendek dan-sensitif terhadap daya |
| minyak sawit mentah | Mesin optik pada saklar substrat ASIC | Kepadatan bandwidth tertinggi dan daya per bit terendah (~5 pJ/bit target); menghilangkan-batas kepadatan panel depan | Kemudahan servis, pengemasan, desain termal, dan kematangan ekosistem yang lebih sulit | Peralihan-AI/HPC berskala tinggi, terutama-peningkatan skala fabric |
Kerangka keputusan praktis:
- Pilih optik yang dapat dicolokkanketika fleksibilitas operasional, penghematan multi-vendor, dan penggantian bidang yang cepat merupakan hal yang paling penting - yang masih menjadi sebagian besar jaringan.
- Pertimbangkan PUTketika Anda membutuhkan daya dan latensi yang lebih rendah dalam jangka pendek namun ingin tetap menggunakan model pluggable yang sudah dikenal. PUT adalah-jembatan risiko yang lebih rendah, dan memiliki pendukung terkemuka - di OFC 2025, salah satu-pendiri Arista Andy Bechtolsheim melanjutkanberpendapat bahwa PUT sebagai-alternatif jangka pendek yang lebih baik.
- Lacak CPOketika kepadatan bandwidth, daya per bit, dan-penskalaan jangka panjang melebihi 800G melebihi-tingkat kemudahan servis - modul dan terutama untuk peningkatan-fabric di dalam kluster AI.
Pembingkaian yang paling membantu: CPO bukanlah keputusan pembelian modul, melainkan keputusan arsitektur sistem peralihan. Perlakukan seperti itu dan sebagian besar kebingungan akan hilang.
Manfaat Optik yang Dipaketkan Bersama untuk Jaringan AI
Manfaat utamanya adalah efisiensi daya dalam skala besar. Broadcom mengklaim penghematan daya sekitar 30% dan biaya optik per bit 40% lebih rendah dari platform CPO-nya, di samping kepadatan bandwidth sekitar 1 Tbps per milimeter. Energi-per-celah bit - sekitar 15 pJ/bit untuk perangkat pluggable versus target 5 pJ/bit untuk CPO - inilah yang berubah menjadi megawatt tingkat fasilitas di cluster yang besar.
Kepadatan bandwidth adalah manfaat kedua, dan bersifat struktural, bukan tambahan. Dengan keluar dari pelat muka, CPO menghilangkan-langit-langit panel depan yang membatasi desain pluggable setelah kapasitas sakelar melampaui sekitar 102,4 Tbps. Latensi juga dapat ditingkatkan jika jalur sinyal disederhanakan, meskipun latensi harus selalu dinilai pada tingkat sistem penuh, tidak hanya pada mesin optik.
Data keandalan juga mulai berdatangan, hal ini penting bagi teknologi yang sudah lama terjebak dalam kategori "menjanjikan". Pada bulan Oktober 2025, Broadcom melaporkan bahwa Meta menguji solusi CPO-nya selama satu juta-jam tautan tanpa satu pun penutup tautan dalam-karakterisasi lab suhu tinggi - jenis bukti yang dibutuhkan operator sebelum memercayai-optik yang tidak dapat diservis dalam produksi.
Tantangan dan Hambatan Penerapan CPO
Tantangannya nyata dan sebagian besar tidak bersifat optikal. Masalah tersebut adalah masalah pengemasan, termal, operasional, dan ekosistem.
Manajemen termaladalah yang paling sulit. Mesinnya berada di sebelah ASIC yang panas, dan resonator cincin khususnya memerlukan pemanasan aktif agar tetap berada pada-panjang gelombang - sehingga desainnya harus mengelola panas yang dihasilkan dan diandalkan oleh mesin. Penyimpangan suhu secara langsung mengancam-keandalan jangka panjang.
Pengemasan dan hasildatang berikutnya. Pengintegrasian cetakan elektronik dan fotonik memerlukan pengemasan yang canggih, penyelarasan yang ketat, dan metode pengujian yang masih matang. Hasil dan kemampuan manufaktur, bukan kinerja optik mentah, sering kali menjadi gerbang produksi volume.
Kemudahan servis dan radius ledakanmengubah model operasional. Sumber laser yang dapat dicolokkan meringankan kasus terburuk, namun operator masih kehilangan alur kerja sederhana "tarik dan ganti" serta kenyamanan berbagai vendor yang dapat saling menggantikan.
Kesiapan ekosistemmengikatnya bersama-sama. CPO bergantung pada koordinasi antar vendor-silikon, pemasok-mesin optik, pembuat laser, penyedia konektivitas-serat, mitra pengemasan, dan operator cloud, yang selaras dengan spesifikasi dari badan-badan sepertiForum Internetworking Optik (OIF)dan IEEE. Koordinasi itu sedang terbentuk tetapi belum selesai.
Konsensus pasar mencerminkan hal ini. Bahkan para analis optimis terhadap teknologi ini -SemiAnalysis memperkirakan tidak akan ada kurva adopsi yang cepat untuk-meningkatkan skala CPO di kalangan hyperscaler dalam waktu dekat, meskipun operator tersebut berkomitmen kepada pemasok untuk-peningkatan skalanya. CPO tumbuh pertama kali ketika manfaatnya secara jelas membenarkan kompleksitasnya: pabrik AI yang sangat besar, pabrik berskala besar, dan klaster HPC.
Kapan Pusat Data AI Sebaiknya Mempertimbangkan-Optik yang Dipaketkan Bersama?
Perhatikan baik-baik CPO jika peta jalan Anda mencakup-saklar radix yang sangat tinggi, tautan 800G atau 1,6T, cluster GPU yang besar, atau target daya-per-bit - yang ketat dan terutama jika desain Anda saat ini sudah dibatasi oleh daya, pendinginan, integritas sinyal, atau kepadatan pelat muka. Ketika biaya dan kesulitan dalam menskalakan arsitektur pluggable terus meningkat, pengorbanan CPO-mulai terlihat menguntungkan.
CPO mungkin bukan langkah yang tepat jika prioritas Anda adalah fleksibilitas operasional, penggantian yang cepat, pilihan pemasok yang luas, dan peningkatan bertahap. Bagi sebagian besar pusat data perusahaan dan-tujuan umum, optik pluggable yang matang tetap lebih cocok saat ini, dengan LPO sebagai opsi-daya yang lebih rendah untuk-jangkauan pendek,-tautan yang sensitif terhadap daya.
Akankah CPO Menggantikan Optik Pluggable?
Tidak dalam waktu dekat. Transceiver pluggable memiliki rantai pasokan yang matang, dukungan standar yang luas, interoperabilitas multi-vendor, dan model operasional yang telah terbukti, serta akan terus melayani sebagian besar aplikasi pusat data, perusahaan, telekomunikasi, dan cloud.Penerapan-produk CPO siap pakai baru tiba pada tahun 2025, dengan penerapan perluasan skala besar-pertama yang diharapkan pada tahun 2026 pada-platform switch generasi berikutnya.
Gambaran yang lebih jelas adalah ekosistem berlapis. Optik yang dapat dicolokkan tetap menjadi arus utama. PUT berfungsi sebagai-jembatan daya yang lebih rendah yang menjaga model tetap dapat dicolokkan. Dan CPO menjadi pusat ketika bandwidth, daya, dan kepadatan melampaui kemampuan-optik panel depan - yang paling menentukan dalam meningkatkan-fabrikasi AI, yang diposisikan sebagai pendorong utama pertumbuhan bandwidth pada akhir dekade ini. Masa depan bukanlah satu kemenangan arsitektur; masing-masing disesuaikan dengan kinerja, biaya, dan kebutuhan operasional yang berbeda.
Pertanyaan Umum
Q: Apa kepanjangan dari CPO?
J: CPO adalah singkatan dari Co-Packaged Optics, sebuah arsitektur yang menempatkan mesin optik dekat dengan ASIC sakelar atau paket prosesor, bukan di panel depan.
Q: Apakah CPO sama dengan fotonik silikon?
J: Tidak. Silicon photonics adalah platform fabrikasi untuk membangun sirkuit terpadu fotonik. CPO merupakan arsitektur sistem yang dapat menggunakan silikon fotonik sebagai teknologi pendukungnya.
Q: Apa perbedaan CPO dan PUT?
J: LPO mempertahankan format modul pluggable namun menghilangkan DSP onboard untuk memotong daya dan latensi, biasanya menghemat 30 hingga 50% dibandingkan pluggable berbasis DSP-. CPO memindahkan mesin optik ke substrat ASIC dan mengubah arsitektur sistem secara lebih mendasar.
T: Apakah CPO benar-benar mengurangi konsumsi listrik?
J: Ini mengurangi energi per bit secara substansial - dari sekitar 15 pJ/bit untuk perangkat pluggable menuju target 5 pJ/bit - dengan menghilangkan jejak listrik yang panjang dan pengatur waktu DSP. Perhatikan perbedaannya: CPO efisien per bitnya, namun pada dasarnya bukan merupakan-komponen berdaya rendah, karena laser dan resonator cincin masih menggunakan daya, termasuk untuk kontrol termal.
T: Apa peran fotonik silikon dalam CPO?
J: Fotonik silikon menyediakan mesin optik terintegrasi sebagai inti dari sebagian besar desain CPO. Menumpuk dadu elektronik pada dadu fotonik - seperti dalam proses COUPE TSMC - inilah yang memungkinkan mesin optik berada pada substrat sakelar.
T: Apa saja hambatan utama dalam adopsi CPO?
J: Manajemen termal di samping ASIC yang panas, kompleksitas pengemasan dan hasil, berkurangnya kemudahan servis di lapangan dan radius ledakan yang lebih besar, serta kematangan ekosistem dan standar. Tak satu pun dari hal ini yang terutama berkaitan dengan kinerja optik.
Q: Apakah CPO sudah tersedia secara komersial?
J: Produk-siap penerapan hadir pada tahun 2025, dengan pencapaian keandalan seperti pengujian satu-juta-tautan-jam Broadcom dengan Meta. Penerapan skala besar-pertama diharapkan dilakukan pada tahun 2026, namun penerapannya secara luas akan dilakukan secara bertahap dan tidak merata.
T: Apakah pusat data perusahaan harus peduli terhadap CPO sekarang?
J: Bagi sebagian besar perusahaan, bukan sebagai pembelian langsung. Hal ini layak untuk dipahami sebagai masukan peta jalan, namun optik yang dapat dicolokkan - dan LPO untuk jangkauan pendek yang sensitif terhadap daya - tetap lebih sesuai hingga bandwidth, daya, atau kepadatan benar-benar memaksakan perubahan.
Kesimpulan
Optik-Paket Bersama adalah salah satu perubahan arsitektur paling penting dalam jaringan-pusat data berkecepatan tinggi. Dengan memindahkan konversi optik ke substrat sakelar, hal ini memangkas energi per bit hingga 5 pJ/bit, meningkatkan kepadatan bandwidth melampaui batas-panel depan, dan memberi jaringan AI dan HPC jalur untuk melampaui 800G dan 1,6T. Buktinya telah berpindah dari perangkat slide ke produk pengiriman dan data keandalan nyata.
Namun CPO bukanlah-pengganti optik yang dapat dicolokkan. Hal ini memperdagangkan-masalah jangkauan untuk pengemasan, termal, manajemen serat-, dan operasional - dan mempersempit leverage pengadaan yang biasa dilakukan oleh operator. Bagi sebagian besar tim, postur yang tepat bersifat berlapis: pertahankan optik yang dapat dicolokkan di tempatnya, gunakan LPO untuk-jangkauan daya yang lebih rendah, dan lacak CPO untuk-generasi AI-densitas tinggi dan HPC fabric, terutama peningkatan-. Pergeseran mental utamanya sederhana saja: CPO bukanlah keputusan pembelian modul, melainkan sebuah peralihan-keputusan arsitektur sistem - dan atas dasar itu, CPO sudah termasuk dalam perbincangan peta jalan jaringan AI yang serius.
