Co-Ottica confezionata (CPO)è un'architettura di interconnessione che posiziona il motore ottico direttamente accanto all'ASIC dello switch o al processore, invece di instradare segnali elettrici ad alta-velocità attraverso la scheda verso i moduli collegabili-sul pannello anteriore. Per i data center AI, il CPO è importante perché attacca i tre vincoli che l'ottica convenzionale colpisce per primi ad alta velocità: potenza per bit, densità di larghezza di banda e integrità del segnale elettrico. Questo non è un nuovo fattore di forma del modulo. Si tratta di un cambiamento a livello di sistema-nel modo in cui le funzioni elettriche e ottiche sono integrate all'interno di un interruttore.
Il cambiamento non è più teorico. Al GTC 2025, NVIDIA ha presentato i suoi switch fotonici Quantum-X e Spectrum-X con motori fotonici in silicio-integrati nel pacchetto e alAll'OFC 2025 un'ampia gamma di fornitori ha mostrato motori ottici incorporati all'interno di pacchetti ASIC. La domanda per la maggior parte dei team non è più se il CPO sia reale, ma dove e quando si adatta.
Cos'è l'ottica co-confezionata?
Co-Packaged Optics sposta il motore ottico - talvolta chiamato chiplet fotonico - dal frontalino al substrato dello switch, vicino all'ASIC. L'obiettivo è accorciare il percorso elettrico tra il chip e il punto in cui i segnali si convertono in luce.
In un'architettura tradizionale collegabile, l'ASIC dello switch trasmette segnali elettrici ad alta-velocità attraverso centimetri di traccia PCB ai ricetrasmettitori montati sul pannello anteriore. Questo modello è maturo, flessibile e di facile manutenzione. Ma man mano che i tassi per-corsia salgono a 200G e oltre, questi percorsi elettrici consumano una quota crescente della potenza totale del sistema e diventano più difficili da progettare in modo pulito.
CPO cambia la geometria. Il segnale viaggia elettricamente solo pochi millimetri prima di convertirsi in ottico, anziché 15-30 cm su una tavola. L'effetto pratico, in una frase: l'I/O ottico si sposta abbastanza vicino al chip da consentire a uno switch di estendere la larghezza di banda con una tensione elettrica molto inferiore.
Il CPO è uguale alla fotonica del silicio?
No, e la distinzione conta. La fotonica del silicio è una piattaforma di fabbricazione utilizzata per costruire circuiti integrati fotonici. CPO è un'architettura di sistema cheusila fotonica del silicio come tecnologia abilitante. I motori fotonici di NVIDIA, ad esempio, sono basati sul processo COUPE di TSMC, che impila un die elettronico sopra un die fotonico - la fotonica del silicio è l'elemento costitutivo, CPO è il modo in cui viene assemblato in uno switch.
Perché i data center AI stanno avvicinando l'ottica al chip
I cluster AI generano un intenso traffico est-ovest tra GPU, acceleratori, spazio di archiviazione e switch. I carichi di lavoro di addestramento e inferenza spostano enormi volumi di dati con requisiti di latenza e coerenza rigorosi e la roadmap della rete sta superando ciò che l'ottica del-pannello frontale può comodamente offrire.
Tre pressioni guidano il cambiamento e si sommano a vicenda.
La larghezza di banda sta crescendo più velocemente della portata elettrica.Le reti stanno passando da 400G a 800G eSi prevede che i moduli ottici da 1,6 T entreranno in fase di implementazione commerciale tra il 2025 e il 2026. Poiché la larghezza di banda dell'ASIC dello switch raddoppia all'incirca ogni 18-24 mesi, mentre la portata elettrica utilizzabile del rame si riduce a velocità SerDes più elevate, il modello- collegabile al pannello frontale si scontra con un muro intorno alla generazione di switch da 102,4 Tbps.
La potenza per bit è ora un numero a livello di struttura-.Questa è la metrica che muove effettivamente le decisioni sugli appalti. Un modulo collegabile tradizionale da 800G funziona da circa 15 a 20 picojoule per bit; Le implementazioni CPO puntano a circa 5 pJ/bit, con un percorso credibile al di sotto di tale cifra. Dimostrazioni indipendenti lo confermano -Il chiplet I/O ottico di Intel consuma circa 5 pJ/bit contro circa 15 pJ/bit dei moduli collegabili. Su centinaia di migliaia di porte in un cluster di formazione di grandi dimensioni, il risparmio di 10-15 watt per porta equivale a megawatt a livello di edificio. Con un singolo rack-di fascia alta progettato per assorbire centinaia di kilowatt, ogni watt non speso sulla rete è un watt disponibile per l'elaborazione.
La densità del-pannello frontale è un soffitto rigido.Una maggiore larghezza di banda significa più porte, più cavi, più calore e un flusso d'aria più intenso. C'è solo un certo limite al frontalino e le gabbie collegabili competono per questo. Lo spostamento della conversione sul substrato rimuove tale limite geometrico.
Questo è il motivo per cui il CPO è particolarmente rilevante per i grandi ambienti AI, HPC, cloud e hyperscale - i luoghi in cui queste tre pressioni arrivano per prime. Non è progettato per sostituire ogni modulo in ogni data center.
Architettura CPO in breve
È utile vedere il CPO come un insieme di elementi costitutivi piuttosto che come una singola cosa. Ognuno sposta un problema in un posto nuovo.
| Elemento costitutivo | Cosa fa | Perché è importante nel CPO |
|---|---|---|
| Cambia ASIC | Cambia il traffico; ospita le corsie I/O ad alta-velocità | All'aumentare della capacità, il numero e la velocità delle corsie aumentano, mettendo a dura prova la portata elettrica |
| Motore ottico (chilet fotonico) | Converte elettrico in ottico e viceversa | Si trova sopra o accanto al substrato ASIC, riducendo il percorso elettrico a millimetri |
| Sorgente laser esterna | Fornisce la luce modulata dal motore | Tenuto lontano dalla parte più calda del pacchetto per affidabilità; spesso campo-sostituibile per risolvere il componente-più soggetto a guasti |
| Accoppiamento fibra-a-chip | Allinea gli array di fibre e i connettori al motore | All'interno-della-scatola, il routing della fibra e la tolleranza dell'allineamento diventano preoccupazioni di progettazione di primo-ordine |
| Gestione e monitoraggio | Diagnostica, isolamento guasti, telemetria termica | Molto più critico che con i pluggable, poiché il motore è integrato anziché scambiabile |
Vale la pena soffermarsi sulla strategia laser, perché è lì che i fornitori risolvono silenziosamente il problema della manutenibilità. Poiché il laser è la parte-più soggetta a guasti di un collegamento ottico, molti progetti utilizzano un laser esterno collegabile. Gli interruttori fotonici di NVIDIA, ad esempio, alimentano otto motori da 1,6 Tbps da un singolo modulo laser sostituibile, riducendo così anche il numero di laser necessari per unità di larghezza di banda. In termini operativi, l'indicatore principale della morte del laser è un aumento costante della corrente di polarizzazione del laser mentre l'uscita ottica rimane piatta - telemetria che i sistemi di monitoraggio devono monitorare anziché fare affidamento solo sulla potenza di ricezione.
Cosa cambia esattamente quando l'ottica si avvicina all'ASIC?
"Cosa cambia il CPO" è la parte che la maggior parte delle panoramiche lascia nel vago. Concretamente, cambia cinque cose contemporaneamente e un team che valuta il CPO dovrebbe ragionare su ciascuna di esse separatamente piuttosto che come una singola operazione.
Progettazione dell'interruttore.L'ottica smette di essere un modulo sostituibile immagazzinato dall'operatore e inizia a far parte della scheda progettata dall'OEM. Il timer DSP che condiziona i segnali per una lunga traccia PCB spesso può essere eliminato del tutto, da qui deriva gran parte del risparmio energetico.
Gestione termica.Il motore ottico ora si trova accanto a un-ASIC ad alta potenza. I laser, i modulatori e soprattutto i risonatori ad anello sono progetti basati su anelli-sensibili a - temperatura-che necessitano del controllo costante di un piccolo-riscaldatore per mantenere il circuito integrato fotonico alla temperatura. Le zone termiche all'interno dello switch diventano un problema di progettazione, non un ripensamento.
Gestione della fibra.La conversione che avviene sul substrato significa che la fibra deve essere instradata, fissata e allineatadentrola scatola. L'affidabilità del connettore, le prestazioni di piegatura e la tolleranza dell'allineamento passano da "problema di cablaggio" a "problema di resa del sistema".
Manutenzione.Un tecnico può estrarre e sostituire un ricetrasmettitore-del pannello anteriore in pochi secondi. Un motore co-confezionato non può essere scambiato in questo modo. Risparmio, riparazione, isolamento dei guasti e ciò che gli operatori chiamano "raggio di esplosione" - quanto diminuisce quando un elemento fallisce - tutto cambia.
Approvvigionamento e ciclo di vita.I pluggable offrono agli operatori un vantaggio: più fornitori interoperabili, ricambi facili, aggiornamenti incrementali. Un sistema ottico più integrato restringe il campo e lega l'ottica al ciclo di vita dello switch. Questo è un costo reale che non ha nulla a che fare con le prestazioni ottiche.
La sintesi onesta è che il CPO non riduce semplicemente la potenza. Sposta la complessità - fuori dal percorso elettrico e verso l'imballaggio, la progettazione termica, la resa e le operazioni sul campo.
CPO, ottica collegabile e LPO: quale scegliere?
Il CPO viene solitamente valutato rispetto a due alternative: ottica collegabile convenzionale e ottica collegabile lineare (LPO). Sono correlati ma risolvono problemi diversi e per molti team la scelta realistica a breve-termine è tra pluggable e LPO, con CPO monitorato per la prossima generazione di piattaforme.
| Architettura | Dove si trovano le ottiche | Vantaggio principale | Limitazione principale | La migliore vestibilità |
|---|---|---|---|---|
| Ottica collegabile | Gabbia del modulo-del pannello anteriore | Maturo, multi-venditore,-sostituibile a caldo, basato su-standard | Potenza per bit più elevata (~15–20 pJ/bit a 800 G) e limiti di portata elettrica-ad alta velocità | Ampie implementazioni di data center, aziende e telecomunicazioni |
| LPO | Fattore di forma collegabile-pannello anteriore, percorso del segnale semplificato | Rimuove il DSP integrato; in genere il 30–50% di potenza in meno rispetto ai pluggable basati su DSP-, mantiene il modello operativo pluggable | Richiede un controllo più rigoroso dell'integrità del-livello del segnale-del sistema; portata più breve | Link AI a breve-portata e-sensibili alla potenza |
| CPO | Motore ottico sul substrato ASIC dello switch | Massima densità di larghezza di banda e minima potenza per bit (~5 pJ/bit target); rimuove il-soffitto a densità del pannello anteriore | Facilità di manutenzione, imballaggio, progettazione termica e maturità dell'ecosistema più difficili | Commutazione AI/HPC su-scala elevata, in particolare fabric-up |
Un quadro decisionale pratico:
- Scegli l'ottica collegabilequando la flessibilità operativa, il risparmio di più-vendor e la rapida sostituzione sul campo contano di più -, che è ancora la maggior parte delle reti.
- Considera LPOquando hai bisogno di minore potenza e latenza su brevi distanze ma vuoi mantenere il familiare modello collegabile. LPO è il ponte a-rischio più basso e ha sostenitori di spicco - all'OFC 2025, il co-fondatore di Arista Andy Bechtolsheim ha continuato asostengono la LPO come la migliore alternativa a breve-termine.
- Tieni traccia del CPOquando la densità di larghezza di banda, la potenza per bit e la scalabilità a lungo termine-oltre gli 800G superano la funzionalità a livello di modulo- - e in particolare per le strutture di scale-up all'interno dei cluster AI.
L'inquadramento che aiuta di più: il CPO non è una decisione di acquisto di un modulo, è una decisione di cambiamento-dell'architettura del sistema. Trattatelo in questo modo e gran parte della confusione si risolverà.
Vantaggi dell'ottica co-confezionata per le reti AI
Il vantaggio principale è l’efficienza energetica su larga scala. Broadcom dichiara un risparmio energetico di circa il 30% e un costo ottico inferiore del 40% per bit dalla sua piattaforma CPO, oltre a una densità di larghezza di banda dell'ordine di 1 Tbps per millimetro. Il gap di energia-per-bit - di circa 15 pJ/bit per i pluggable rispetto a un target di 5 pJ/bit per CPO - è ciò che si trasforma in megawatt a livello di struttura-in un cluster di grandi dimensioni.
La densità della larghezza di banda è il secondo vantaggio ed è strutturale anziché incrementale. Evitando il frontalino, CPO rimuove il-soffitto del pannello anteriore che limita i progetti collegabili una volta che la capacità dello switch supera circa 102,4 Tbps. La latenza può anche migliorare dove il percorso del segnale si semplifica, anche se la latenza dovrebbe sempre essere valutata a livello dell'intero sistema, non solo del motore ottico.
Stanno iniziando ad arrivare anche i dati sull’affidabilità, il che è importante per una tecnologia a lungo rimasta “promettente”. Nell'ottobre 2025, Broadcom ha riferito che Meta ha testato la sua soluzione CPO per un milione di ore di collegamento- senza un singolo lembo di collegamento in una caratterizzazione di laboratorio ad alta-temperatura - il tipo di prove di cui gli operatori hanno bisogno prima di affidarsi a ottiche non riparabili nella produzione.
Sfide CPO e barriere all'implementazione
Le sfide sono reali e per lo più non sono ottiche. Sono problemi di imballaggio, termici, operativi ed ecosistemici.
Gestione termicaè il più difficile. Il motore si trova accanto a un ASIC caldo e i risonatori ad anello in particolare richiedono un riscaldamento attivo per rimanere sulla-lunghezza d'onda -, quindi il progetto deve gestire il calore che il motore genera e da cui dipende. La deriva della temperatura minaccia direttamente l'affidabilità-a lungo termine.
Confezione e resavieni dopo. La co-integrazione di matrici elettroniche e fotoniche richiede packaging avanzati, allineamento rigoroso e metodi di test ancora in fase di maturazione. Resa e producibilità, non prestazioni ottiche grezze, spesso determinano la produzione in volumi.
Facilità di manutenzione e raggio di esplosionecambiare il modello operativo. Le sorgenti laser collegabili mitigano il caso peggiore, ma gli operatori continuano a perdere il semplice flusso di lavoro "tira e sostituisci" e la comodità di più fornitori intercambiabili.
Prontezza dell’ecosistemalo lega insieme. Il CPO dipende dal coordinamento tra-fornitori di silicio, fornitori di-motori ottici, produttori di laser, fornitori di-connettività in fibra, partner di packaging e operatori cloud, in linea con le specifiche di organismi comeForum sull'internetworking ottico (OIF)e IEEE. Questo coordinamento si sta formando ma non è terminato.
Il consenso del mercato riflette questo. Anche gli analisti sono ottimisti sulla tecnologia -SemiAnalysis non prevede una curva di adozione rapida per il CPO scalabile-out tra gli hyperscaler nel breve termine, anche se gli stessi operatori si impegnano con i fornitori per lo scale-up. Il CPO cresce per primo laddove i vantaggi giustificano chiaramente la complessità: fabbriche di intelligenza artificiale molto grandi, tessuti iperscalabili e cluster HPC.
Quando i data center AI dovrebbero prendere in considerazione le ottiche co-confezionate?
Presta molta attenzione al CPO se la tua roadmap include switch-radix molto elevati, collegamenti 800G o 1.6T, cluster GPU di grandi dimensioni o target di potenza-per-bit - rigorosi e soprattutto se il tuo progetto attuale è già limitato da alimentazione, raffreddamento, integrità del segnale o densità del frontalino. Quando il costo e la difficoltà di scalabilità delle architetture collegabili continuano ad aumentare, i compromessi del CPO iniziano a sembrare favorevoli.
Il CPO probabilmente non è la mossa giusta nell'immediato se le tue priorità sono la flessibilità operativa, la sostituzione rapida, un'ampia scelta di fornitori e gli aggiornamenti incrementali. Per la maggior parte dei data center aziendali e-per scopi generici, le ottiche collegabili mature rimangono oggi la soluzione migliore, con LPO come opzione di-potenza inferiore per collegamenti a breve-raggiungimento e-sensibili all'alimentazione.
Il CPO sostituirà le ottiche collegabili?
Non nel breve termine. I ricetrasmettitori collegabili dispongono di una catena di fornitura matura, di un ampio supporto di standard, di interoperabilità multi-vendor e di un modello operativo collaudato e continueranno a servire la maggior parte delle applicazioni di data center, aziendali, telecomunicazioni e cloud.I prodotti CPO-pronti per l'implementazione sono arrivati solo nel 2025, con le prime implementazioni scalabili-out iperscalabili previste nel 2026 sulle piattaforme di commutazione di prossima-generazione.
Il quadro più chiaro è un ecosistema stratificato. Le ottiche collegabili rimangono mainstream. L'LPO funge da ponte di potenza-inferiore che mantiene il modello collegabile. E il CPO diventa centrale laddove larghezza di banda, potenza e densità superano ciò che l'-ottica del pannello frontale può fare - in modo più decisivo nell'espansione-dei tessuti AI, dove è posizionato per essere il principale motore della crescita della larghezza di banda per l'ultima parte di questo decennio. Il futuro non è un’architettura vincente; ognuno di essi è abbinato a prestazioni, costi e requisiti operativi diversi.
Domande frequenti
D: Cosa significa CPO?
R: CPO sta per Co-Packaged Optics, un'architettura che posiziona i motori ottici vicino all'ASIC dello switch o al pacchetto del processore invece che sul pannello frontale.
D: Il CPO è uguale alla fotonica del silicio?
R: No. La fotonica del silicio è una piattaforma di fabbricazione per la realizzazione di circuiti integrati fotonici. CPO è un'architettura di sistema che può utilizzare la fotonica del silicio come tecnologia abilitante.
D: Qual è la differenza tra CPO e LPO?
R: LPO mantiene il formato del modulo collegabile ma rimuove il DSP integrato per ridurre alimentazione e latenza, risparmiando in genere dal 30 al 50% rispetto ai moduli collegabili basati su DSP-. Il CPO sposta il motore ottico sul substrato ASIC e modifica l'architettura del sistema in modo più radicale.
D: Il CPO riduce effettivamente il consumo energetico?
R: Riduce sostanzialmente l'energia per bit - da circa 15 pJ/bit per i pluggable verso un target di 5 pJ/bit - eliminando lunghe tracce elettriche e retimer DSP. Nota la sfumatura: il CPO è efficiente per bit, ma non è intrinsecamente un componente a basso- consumo energetico, poiché i laser e i risonatori ad anello assorbono comunque energia, anche per il controllo termico.
D: Che ruolo gioca la fotonica del silicio nel CPO?
R: La fotonica del silicio fornisce i motori ottici integrati al centro della maggior parte dei progetti CPO. L'impilamento di un die elettronico su un die fotonico - come nel processo COUPE di TSMC - è ciò che consente al motore ottico di posizionarsi sul substrato dell'interruttore.
D: Quali sono i principali ostacoli all'adozione del CPO?
R: Gestione termica accanto a un ASIC caldo, complessità di confezionamento e resa, ridotta manutenibilità sul campo, raggio di esplosione più ampio e maturità dell'ecosistema e degli standard. Nessuno di questi riguarda principalmente le prestazioni ottiche.
D: Il CPO è già disponibile in commercio?
R: I prodotti-pronti per l'implementazione sono arrivati nel 2025, con traguardi di affidabilità come il test di un-milione-link-ora di Broadcom con Meta. Le prime implementazioni scale-out-su vasta scala sono previste nel 2026, ma l'adozione su vasta scala sarà graduale e disomogenea.
D: I data center aziendali dovrebbero preoccuparsi del CPO adesso?
R: Per la maggior parte delle aziende, non come acquisto immediato. Vale la pena interpretarlo come input per una tabella di marcia, ma le ottiche collegabili - e LPO per le portate brevi-sensibili all'alimentazione - rimangono la soluzione migliore finché la larghezza di banda, la potenza o la densità non impongono davvero il cambiamento.
Conclusione
Co-Packaged Optics è uno dei cambiamenti architettonici più importanti nel networking di data center ad alta-velocità. Spostando la conversione ottica sul substrato dello switch, si riduce l'energia per bit fino a 5 pJ/bit, si aumenta la densità di larghezza di banda oltre il limite del-pannello anteriore e si offre alle reti AI e HPC un percorso per scalare oltre 800G e 1,6T. Le prove si sono spostate dalle slideware ai prodotti di spedizione e ai dati di affidabilità reale.
Ma il CPO non è un sostituto-dell'ottica collegabile. Scambia i problemi di portata elettrica- con problemi di imballaggio, termici,-di gestione della fibra e operativi - e riduce la leva di approvvigionamento a cui sono abituati gli operatori. Per la maggior parte dei team, la giusta postura è stratificata: mantenere le ottiche collegabili mature dove si adattano, utilizzare LPO per portate brevi e di potenza inferiore e monitorare il CPO per i tessuti AI e HPC ad alta densità di prossima generazione, in particolare per l'incremento. Il cambiamento mentale fondamentale è semplice: il CPO non è una decisione di acquisto di un modulo, è una decisione di cambiamento-dell'architettura del sistema - e, su tale base, rientra già in qualsiasi conversazione seria sulla roadmap della rete AI.
