Co-Packed Optics (CPO)er samtengingararkitektúr sem setur sjónvélina beint við hlið rofans ASIC eða örgjörva, í stað þess að beina-háhraða rafmagnsmerkjum yfir borðið til-framhliðareininga sem hægt er að tengja. Fyrir gervigreind gagnaver skiptir CPO máli vegna þess að það ræðst á þrjár takmarkanir sem hefðbundin ljósfræði snertir fyrst á miklum hraða: afl á bita, bandbreiddarþéttleiki og rafmerkjaheilleika. Þetta er ekki nýr einingaformþáttur. Það er kerfisbreyting á-stigi hvernig rafmagns- og sjónaðgerðir eru samþættar inni í rofa.
Vaktin er ekki lengur fræðileg. Á GTC 2025 sýndi NVIDIA Quantum-X og Spectrum-X ljóseindarofa sína með sílikon-ljóseindavélum innbyggðum í pakkann og kl.OFC 2025 fjölbreytt úrval söluaðila sýndi ljósvélar innbyggðar í ASIC pakka. Spurningin fyrir flest lið er ekki lengur hvort CPO sé raunverulegt, heldur hvar og hvenær það passar.
Hvað er Co-Packed Optics?
Co-Packed Optics flytur sjónvélina - sem stundum er kölluð ljóseindaflögu - frá framhliðinni yfir á rofann, nálægt ASIC. Markmiðið er að stytta rafleiðina milli flísarinnar og punktsins þar sem merki breytast í ljós.
Í hefðbundnum arkitektúr sem hægt er að tengja, keyrir ASIC rofinn háhraða rafboð yfir sentímetra af PCB rekstri til senditækja sem eru festir á framhliðinni. Það líkan er þroskað, sveigjanlegt og auðvelt í þjónustu. En eftir því sem-hraðinn á akreinum fer upp í 200G og meira, þá neyta þessar rafleiðir sífellt meiri hluta af heildarafli kerfisins og erfiðara verður að hanna þær á hreinan hátt.
CPO breytir rúmfræðinni. Merkið fer aðeins nokkra millimetra rafmagns áður en það breytist í ljós, frekar en 15 til 30 cm yfir borð. Hagnýt áhrif, í einni setningu: sjón I/O færist nógu nálægt flísinni til að rofi getur ýtt miklu meiri bandbreidd með mun minna rafmagnsálagi.
Er CPO það sama og Silicon Photonics?
Nei, og munurinn skiptir máli. Silicon photonics er tilbúningur vettvangur notaður til að byggja photonic samþætt hringrás. CPO er kerfisarkitektúr semnotarkísilljóseindafræði sem ein tækni sem gerir kleift. Ljóseindavélar NVIDIA, til dæmis, eru byggðar á COUPE ferli TSMC, sem staflar rafrænum mótum ofan á ljóseindamót - kísilljóseindafræði er byggingareiningin, CPO er hvernig það er sett saman í rofa.
Hvers vegna gervigreind gagnaver eru að ýta ljósfræði nær flísinni
Gervigreindarklasar mynda mikla austur-vestur umferð á milli GPU, eldsneytisgjafa, geymslu og rofa. Þjálfunar- og ályktunarálag flytur gríðarlegt magn gagna með ströngum leynd og samræmiskröfum, og netvegakortið er lengra en það sem framhliða-ljóstækni getur skilað þægilega.
Þrír þrýstingur knýr vaktina og þeir blandast saman.
Bandbreidd stækkar hraðar en rafmagn.Netkerfi eru að færast úr 400G í 800G, ogGert er ráð fyrir að 1.6T sjóneiningar komi snemma í notkun í viðskiptalegum tilgangi um 2025 til 2026. Þar sem ASIC bandbreidd rofa tvöfaldast á um það bil 18 til 24 mánaða fresti á meðan nothæft rafmagnssvið kopars minnkar við hærra SerDes-hraða, þá rekst framhliða-tengjanlega gerðin í vegg einhvers staðar í kringum 102,4 Tbps rofa kynslóðina.
Afl á bita er nú aðstöðu-stigsnúmer.Þetta er mælikvarðinn sem í raun hreyfir við ákvörðunum um innkaup. Hefðbundin 800G stinga mát keyrir um það bil 15 til 20 píkójól á bita; CPO útfærslur miða á um 5 pJ/bita, með trúverðuga leið undir því. Óháðar sýningar styðja þetta -Optískur I/O kubbur frá Intel eyðir um 5 pJ/bit á móti u.þ.b. 15 pJ/bit fyrir innstungnar einingar. Yfir hundruð þúsunda hafna í stórum þjálfunarklasa, sparar 10 til 15 vött á hverja höfn, allt að megawöttum á byggingarstigi. Með einni hágæða rekki sem spáð er að dragi hundruð kílóvötta, er hvert watt sem ekki er eytt í netkerfið wött sem er tiltækt til útreiknings.
Þéttleiki framhliðar-spjalds er hart loft.Meiri bandbreidd þýðir fleiri tengi, fleiri snúrur, meiri hiti og erfiðara loftflæði. Það er bara svo mikið af andlitsplötum og stinga búr keppa um það. Með því að færa umbreytingu yfir á undirlagið fjarlægir þau þessi rúmfræðilegu mörk.
Þetta er ástæðan fyrir því að CPO á mest við í stórum gervigreind, HPC, skýjaumhverfi og ofurskalaumhverfi - staðina þar sem þessir þrír þrýstingur koma fyrst. Það er ekki hannað til að skipta um hverja einingu í hverri gagnaver.
CPO arkitektúr í hnotskurn
Það hjálpar að sjá CPO sem safn byggingareininga frekar en einn hlut. Hver og einn flytur vandamál eitthvert nýtt.
| Byggingarsteinn | Hvað það gerir | Hvers vegna það skiptir máli í CPO |
|---|---|---|
| Skiptu um ASIC | Skiptir um umferð; hýsir -háhraða I/O brautirnar | Þegar afkastageta eykst hækkar akreinafjöldi og akreinarhraði báðir, sem torveldar rafmagnsgetu |
| Ljósvél (ljósmyndandi kubbur) | Breytir rafmagni í optískt og til baka | Situr á eða við hlið ASIC undirlagsins og fellur rafleiðina saman í millimetra |
| Ytri leysigjafi | Gefur ljósið sem vélin mótar | Hélt frá heitasta hluta pakkans fyrir áreiðanleika; oft er hægt að skipta út reitnum- til að takast á við þann þátt sem er algengastur fyrir-bilun |
| Trefja-til-flís tenging | Samræmir trefjafylki og tengi við vélina | Inni í--boxinu verða leiðrétting á trefjum og jöfnun umburðarlyndi í fyrstu-hönnun |
| Stjórn og eftirlit | Greining, bilunareinangrun, varma fjarmæling | Miklu mikilvægara en með stinga, þar sem vélin er samþætt frekar en skiptanleg |
Leyserstefnan er þess virði að dvelja við, því það er þar sem söluaðilar leysa þjónustuvandamálið hljóðlega. Þar sem leysirinn er sá hluti sem-bilar mest í sjóntengli, nota margar hönnun ytri leysir sem hægt er að tengja. Ljóseindarofar NVIDIA, til dæmis, fæða átta 1,6 Tbps vélar úr einni útskiptanlegri leysieiningu, sem einnig dregur úr fjölda leysira sem þarf á hverja bandbreiddareiningu. Í rekstrarlegu tilliti er leiðandi vísbending um leysidauða stöðug aukning á leysishlutfallsstraumi á meðan sjónútgangur helst flatur - fjarmæling sem eftirlitskerfi þurfa að fylgjast með frekar en að treysta á móttökuafl eingöngu.
Hvað breytist nákvæmlega þegar ljósfræði færist nær ASIC?
„Hvað CPO breytist“ er sá hluti sem flestar yfirlit skilja eftir óljósar. Raunverulega, það breytir fimm hlutum í einu, og teymi sem metur CPO ætti að rökræða um hvert fyrir sig frekar en sem eina viðskipti.
Skipta hönnun.Ljóstækni hættir að vera útskiptanleg eining sem rekstraraðilinn hefur á lager og byrjar að vera hluti af stjórninni sem OEM hannar. Oft er hægt að útrýma DSP endurstillingunni sem skilgreinir merki fyrir langa PCB snefil, en þaðan kemur mikið af orkusparnaðinum.
Hitastjórnun.Ljósvélin situr nú við hliðina á-afli með miklum krafti. Leysarar, mótarar og sérstaklega hringarómar eru hitastigs-næm - hringa-hönnun sem þarf stöðuga litla-hitastýringu til að halda ljóseindakerfinu við hitastig. Hitasvæði inni í rofanum verða hönnunarvandamál, ekki eftiráhugsun.
Trefjastjórnun.Umbreyting á undirlaginu þýðir að það þarf að beina trefjum, festa og stillainnikassanum. Áreiðanleiki tengjanna, beygjuafköst og jöfnunarþol fara úr „áhyggjum við snúrur“ í „áhyggjur af kerfisávöxtun“.
Viðhald.Tæknimaður getur dregið og skipt út-framhlið senditæki á nokkrum sekúndum. Ekki er hægt að skipta um-sampakkaðri vél þannig. Sparnaður, viðgerðir, bilunareinangrun og það sem rekstraraðilar kalla "sprengjuradíus" - hversu mikið lækkar þegar einn þáttur bilar - breytist allt.
Innkaup og líftími.Pluggables veita rekstraraðilum skiptimynt: Margir samhæfðir söluaðilar, auðveldir varahlutir, stigvaxandi uppfærslur. Samþættara ljóskerfi þrengir það svið og tengir ljósfræðina við líftíma rofans. Þetta er raunverulegur kostnaður sem hefur ekkert með sjónræna frammistöðu að gera.
Heiðarleg samantekt er sú að CPO lækkar ekki einfaldlega afl. Það færir flókið - út úr rafleiðinni og yfir í pökkun, hitauppstreymi, ávöxtun og aðgerðir á vettvangi.
CPO vs Pluggable Optics vs LPO: Hvað ættir þú að velja?
CPO er venjulega vegið á móti tveimur valkostum: hefðbundnum stinga ljósleiðara og línulegum stinga ljósleiðara (LPO). Þær eru skyldar en leysa mismunandi vandamál og fyrir mörg teymi er raunhæft nær-val á milli stinga og LPO, með CPO rakið fyrir næstu kynslóð vettvangs.
| Arkitektúr | Þar sem ljósfræðin situr | Helsti kostur | Helstu takmörkun | Besta passa |
|---|---|---|---|---|
| Ljósleiðari sem hægt er að tengja | Framhlið-einingabúrs | Þroskaður, fjöl-framleiðandi, heitur-skiptanlegur, staðla-byggt | Hærra afl á bita (~15–20 pJ/bit við 800G) og rafmagns-takmörk á miklum hraða | Víðtæk uppsetning gagnavera, fyrirtækja og fjarskipta |
| LPO | Formstuðull sem hægt er að tengja fram-borð, einfölduð merkjaslóð | Fjarlægir DSP um borð; venjulega 30–50% lægra afl en DSP-tengitæki, heldur hinu tengjanlega rekstrarlíkani | Krefst þéttara kerfis-stigmerkis-heilleikastýringar; styttri ná | Stutt-afl-viðkvæm gervigreind hlekkir |
| CPO | Optical vél á rofi ASIC undirlag | Mesti bandbreiddarþéttleiki og minnsti kraftur á bita (~5 pJ/bita mark); fjarlægir -þéttleikaloft að framan | Erfiðari þjónustuhæfni, umbúðir, hitauppstreymi og þroska vistkerfa | AI/HPC skipting á háum-skala, sérstaklega-dúkur |
Hagnýtur ákvörðunarrammi:
- Veldu ljósleiðara sem hægt er að tengjaþegar sveigjanleiki í rekstri, sparnaður við marga-framleiðendur og hröð útskipti á sviði skiptir mestu - sem er samt flest netkerfi.
- Íhugaðu LPOþegar þú þarft minna afl og leynd á stuttum slóðum en vilt halda kunnuglegu módelinu sem hægt er að tengja. LPO er brúin með lægri-áhættu og hún hefur áberandi talsmenn - á OFC 2025, stofnandi Arista, -Andy Bechtolsheim, hélt áfram aðfæra rök fyrir því að LPO sé betri kosturinn-til bráðabirgða.
- Fylgstu með CPOþegar bandbreiddsþéttleiki, kraftur á bita og langtímaskala framhjá 800G vega þyngra en -gildi - og sérstaklega fyrir uppskala-efni innan gervigreindarþyrpinga.
Umgjörðin sem hjálpar mest: CPO er ekki ákvörðun um kaup á einingum, það er skipta-kerfisarkitektúrákvörðun. Meðhöndlaðu það þannig og mest af ruglinu leysist upp.
Kostir Co-Packed Optics fyrir gervigreindarnet
Aðalávinningurinn er orkunýting í stærðargráðu. Broadcom heldur fram um það bil 30% orkusparnað og 40% lægri ljóstæknikostnað á bita frá CPO vettvangi sínum, ásamt bandbreiddarþéttleika af stærðargráðunni 1 Tbps á millimetra. Orkan-á hvern-bitabil - um 15 pJ/bita fyrir innstungur á móti 5 pJ/bita markmiði fyrir CPO - er það sem breytist í aðstöðu-meavött yfir stóran klasa.
Bandbreiddarþéttleiki er annar ávinningurinn og hann er uppbygging frekar en stigvaxandi. Með því að sleppa frá andlitsplötunni fjarlægir CPO framhliðar-þakið sem takmarkar hönnun sem hægt er að tengja þegar rofagetan fer yfir u.þ.b. 102,4 Tbps. Töf getur einnig batnað þar sem merkjaleiðin einfaldast, þó að leynd ætti alltaf að vera dæmd á öllu kerfisstigi, ekki bara á sjónvélinni.
Áreiðanleikagögn eru líka farin að berast, sem skiptir máli fyrir tækni sem hefur lengi verið „lofandi“. Í október 2025 greindi Broadcom frá því að Meta hafi prófað CPO-lausn sína í eina milljón hlekkja-stunda án einnar hlekkjaflipa í há-hitagreiningarstofu - þeirri tegund sönnunargagna sem rekstraraðilar þurfa áður en þeir treysta ó-nothæfum ljóstækni í framleiðslu.
CPO áskoranir og dreifingarhindranir
Áskoranirnar eru raunverulegar og þær eru að mestu leyti ekki sjónrænar. Þetta eru pökkunar-, varma-, rekstrar- og vistkerfisvandamál.
Hitastjórnuner erfiðast. Vélin situr við hliðina á heitum ASIC, og sérstaklega hringur endurómarar þurfa virka upphitun til að vera á -bylgjulengd - svo hönnunin þarf að stjórna hita sem vélin bæði framleiðir og fer eftir. Hitastig ógnar beinlínis langtímaáreiðanleika-.
Pökkun og afraksturkomdu næst. Sam-samþætting rafrænna og ljóseindamóta krefst háþróaðrar pökkunar, þéttrar aðlögunar og prófunaraðferða sem eru enn að þroskast. Afrakstur og framleiðni, ekki hrá sjónafköst, oft framleiðsla á hliðarmagni.
Þjónustuhæfni og sprengiradíusbreyta rekstrarlíkaninu. Stenganlegir leysigjafar draga úr versta tilvikinu, en rekstraraðilar missa samt einfalda „togaðu og skiptu“ vinnuflæðinu og þægindi margra skiptanlegra söluaðila.
Viðbúnaður vistkerfisbindur það saman. CPO er háð samhæfingu milli rofa-kísilframleiðenda, ljóstækni-véla, leysiframleiðenda, ljósleiðara-tengingaveitenda, pökkunaraðila og skýjafyrirtækja, í samræmi við forskriftir frá aðilum eins ogOptical Internetworking Forum (OIF)og IEEE. Sú samhæfing er að myndast en ekki lokið.
Samstaða markaðarins endurspeglar þetta. Jafnvel greiningaraðilar eru ánægðir með tæknina -SemiAnalysis býst ekki við hraðri upptökuferil til að minnka-CPO meðal háskalara á næstunni, jafnvel þar sem sömu rekstraraðilar skuldbinda sig til birgja til að stækka -upp. CPO vex fyrst þar sem ávinningurinn réttlætir klárlega margbreytileikann: mjög stórar gervigreindarverksmiðjur, ofmetrar dúkur og HPC klasar.
Hvenær ættu gervigreind gagnaver að íhuga sam-pakkaða ljósfræði?
Fylgstu vel með CPO ef vegakortið þitt inniheldur mjög háa-radixrofa, 800G eða 1.6T tengla, stóra GPU-þyrpinga eða ströng afl-á-bitamarkmiðum - og sérstaklega ef núverandi hönnun þín er nú þegar takmörkuð af krafti, kælingu, merkiheilleika eða framhliðarþéttleika. Þegar kostnaður og erfiðleikar við að stækka innstunganlegan arkitektúr halda áfram að hækka, fara kaup-CPO að líta hagstæðar út.
CPO er líklega ekki rétta aðgerðin strax ef forgangsverkefni þín eru sveigjanleiki í rekstri, hröð skipti, breitt úrval birgja og stigvaxandi uppfærslur. Fyrir flestar fyrirtækja- og almennar-gagnaver, passar fullþroska ljóstækni enn betur í dag, með LPO sem minni-aflvalkost fyrir stutta-afl-viðkvæma tengla.
Mun CPO koma í stað ljósleiðara sem hægt er að tengja?
Ekki á næstunni. Senditæki sem hægt er að tengja eru með þroskaða aðfangakeðju, víðtækan stuðning við staðla, samvirkni-framleiðenda og sannað rekstrarlíkan, og þeir munu halda áfram að þjóna flestum gagnaverum, fyrirtækja-, fjarskipta- og skýjaforritum.CPO vörur tilbúnar fyrir dreifingu- komu aðeins árið 2025, með fyrstu stórskala-útfærslu sem búist er við árið 2026 á næstu-kynslóð skiptapöllum.
Skýrari myndin er lagskipt vistkerfi. Ljósleiðari sem hægt er að tengja er áfram almenn. LPO þjónar sem neðri-aflbrú sem heldur hinu innstunganlega líkan. Og CPO verður miðlægt þar sem bandbreidd, kraftur og þéttleiki þrýsta framhjá því sem framhlið-ljóstækni getur gert - hvað mest afgerandi í uppbyggingu- gervigreindarefna, þar sem það er staðsett til að vera aðal drifkraftur bandbreiddaraukningarinnar á síðari hluta þessa áratugar. Framtíðin er ekki einn arkitektúr sem vinnur; það er hver og einn í samræmi við mismunandi frammistöðu, kostnað og rekstrarkröfur.
Algengar spurningar
Sp.: Hvað stendur CPO fyrir?
A: CPO stendur fyrir Co-Packed Optics, arkitektúr sem setur sjónvélar nálægt ASIC-rofa eða örgjörvapakkanum í stað þess að vera á framhliðinni.
Sp.: Er CPO það sama og sílikon ljóseindatækni?
A: Nei. Silicon photonics er framleiðsluvettvangur til að byggja ljóseindasamþættar hringrásir. CPO er kerfisarkitektúr sem getur notað sílikon ljóseindatækni sem tækni sem gerir kleift.
Sp.: Hver er munurinn á CPO og LPO?
A: LPO heldur sniði sem hægt er að tengja eininguna en fjarlægir innbyggða DSP til að draga úr orku og leynd, sem sparar venjulega 30 til 50% miðað við DSP-tengjanlegt tæki. CPO færir sjónvélina yfir á ASIC undirlagið og breytir kerfisarkitektúrnum í grundvallaratriðum.
Sp.: Dregur CPO í raun úr orkunotkun?
A: Það dregur verulega úr orku á hvern bita - úr u.þ.b. 15 pJ/bit fyrir innstungur í átt að 5 pJ/bita markmiði - með því að útrýma löngum rafmagnssporum og DSP endurtímamælum. Athugaðu blæbrigðið: CPO er skilvirkt á hvern bita, en það er í eðli sínu ekki lítill-afl íhlutur, þar sem leysir og hringresonatorar draga enn afl, þar á meðal fyrir hitastýringu.
Sp.: Hvaða hlutverki gegnir sílikonljóseindatækni í CPO?
A: Silicon photonics veitir samþættu sjónvélarnar í hjarta flestrar CPO hönnunar. Það að stafla rafrænum teningi á ljóseindamót - eins og í COUPE ferli TSMC - er það sem gerir sjónvélinni kleift að sitja á rofa undirlaginu.
Sp.: Hverjar eru helstu hindranirnar fyrir ættleiðingu CPO?
A: Hitastjórnun við hliðina á heitum ASIC, pökkun og flókið afrakstur, minni þjónustuhæfni á vettvangi og stærri sprengiradíus, og vistkerfi og staðla þroska. Ekkert af þessu snýst fyrst og fremst um sjónræna frammistöðu.
Sp.: Er CPO enn fáanlegt í atvinnuskyni?
Svar: Vörur sem- voru tilbúnar til dreifingar komu árið 2025, með áreiðanleikatímamótum eins og einnar-milljóna-tengla-klukkutímapróf Broadcom með Meta. Gert er ráð fyrir að fyrsta stórskala-útfærslan verði í notkun árið 2026, en víðtæk innleiðing verður smám saman og misjöfn.
Sp.: Ætti gagnaver fyrirtækja að hugsa um CPO núna?
A: Fyrir flest fyrirtæki, ekki sem tafarlaus kaup. Það er þess virði að skilja það sem inntak vegakorts, en innstunganlegur ljóstækni - og LPO fyrir afl-næmur skammtíma - passa betur þar til bandbreidd, kraftur eða þéttleiki þvingar raunverulega fram breytinguna.
Niðurstaða
Co-Packed Optics er ein af mikilvægustu byggingarbreytingunum í-háhraða netkerfi gagnavera. Með því að færa optíska umbreytingu yfir á rofa undirlagið, dregur það úr orku á hvern bita í átt að 5 pJ/bita, lyftir bandbreiddarþéttleika framhjá -framhliðinni og gefur gervigreind og HPC netkerfi leið til að skalast umfram 800G og 1,6T. Sönnunargögnin hafa færst frá slideware til að senda vörur og raunveruleg áreiðanleikagögn.
En CPO kemur ekki-minna í stað ljóstækni sem hægt er að tengja. Það snýr að rafmagnsvandamálum- fyrir umbúðir, hitauppstreymi, trefjastjórnun-og rekstrarvandamál - og það þrengir innkaupaáhrifin sem rekstraraðilar eiga að venjast. Hjá flestum liðum er rétta stellingin lagskipt: haltu þroskuðum ljósabúnaði sem hægt er að tengja þar sem þau passa, notaðu LPO fyrir lægri-afl skammt, og fylgstu með CPO fyrir næstu-kynslóð gervigreindar og HPC dúkur með mikilli-þéttleika, sérstaklega uppskala-. Helstu andlegu breytingin er einföld: CPO er ekki einingakaupaákvörðun, það er skipta-ákvörðun um kerfisarkitektúr - og á þeim grundvelli tilheyrir það þegar í hvaða alvarlegu gervigreindarkerfi sem er vegvísissamtal.
